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Persistent accelerations disentangle Lagrangian turbulence

Titelangaben

Bentkamp, Lukas ; Lalescu, Cristian ; Wilczek, Michael:
Persistent accelerations disentangle Lagrangian turbulence.
In: Nature Communications. Bd. 10 (2019) . - 3550.
ISSN 2041-1723
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-11060-9

Abstract

Particles in turbulence frequently encounter extreme accelerations between extended periods of quiescence. The occurrence of extreme events is closely related to the intermittent spatial distribution of intense flow structures such as vorticity filaments. This mixed history of flow conditions leads to very complex particle statistics with a pronounced scale dependence, which presents one of the major challenges on the way to a non-equilibrium statistical mechanics of turbulence. Here, we introduce the notion of persistent Lagrangian acceleration, quantified by the squared particle acceleration coarse-grained over a viscous time scale. Conditioning Lagrangian particle data from simulations on this coarse-grained acceleration, we find remarkably simple, close-to-Gaussian statistics for a range of Reynolds numbers. This opens the possibility to decompose the complex particle statistics into much simpler sub-ensembles. Based on this observation, we develop a comprehensive theoretical framework for Lagrangian single-particle statistics that captures the acceleration, velocity increments as well as single-particle dispersion.

Weitere Angaben

Publikationsform: Artikel in einer Zeitschrift
Begutachteter Beitrag: Ja
Institutionen der Universität: Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Theoretische Physik I > Lehrstuhl für Theoretische Physik I - Univ.-Prof. Dr. Michael Wilczek
Profilfelder > Advanced Fields > Nichtlineare Dynamik
Fakultäten
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut
Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Theoretische Physik I
Profilfelder
Profilfelder > Advanced Fields
Titel an der UBT entstanden: Nein
Themengebiete aus DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
Eingestellt am: 23 Feb 2022 09:13
Letzte Änderung: 06 Feb 2024 14:37
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/67574