Regisztráció és bejelentkezés

Mechanisztikus turbulenciamodell energiaspektrumának vizsgálata

A turbulencia jelenségének megértése az egyik legjelentősebb matematikai és mérnöki feladat. A szemléltetés egyik gyakori formája az analitikus modellezés, így olyan egyszerűsített modellekre is szükség van, amelyek a turbulencia egy-egy fontos tulajdonságát ragadják meg. Ilyen modell a turbulens örvénykaszkád mechanisztikus modellje, amely Richardson kaszkádelméletének alapjain nyugszik. A legnagyobb méretű (hosszléptékű) örvények instabilitásuk révén felbomlanak kisebb és kisebb örvényekre egészen addig, amíg az energia disszipációja meg nem valósul a legkisebb örvények terén viszkozitás útján. A bemutatott mechanisztikus bináris fa modellben [1] a tömegek képviselik az örvények mozgási energiáját, míg a rugók által tárolt energia az energiaközlést, az örvények felbomlását. A bináris fa jelleg következtében egy nagy tömeg egy rugó segítségével van rögzítve a modell egyik végében. Ezen tömeg szerteágazóan kisebb és kisebb tömegekhez kapcsolódik, továbbá a modell másik végében a legkisebb tömegek kerülnek rögzítésre rugók és csillapítások által. Utóbbi az energia disszipációja miatt szükséges.

A kutatás célja az ismertetett modell mechanikai paramétereinek finomhangolása és illesztése a jelenséghez kapcsolódó energia-disszipációt jellemző Kolmogorov-spektrum jellegéhez (eloszlásához). A bemutatott modell esetén a tömegek nagysága a Kolmogorov-spektrum abszcissza tengelyén megjelenített turbulencia-hosszléptéket analógiájának felel meg, míg a csillapításokon disszipált energia a turbulencia energia-disszipációját.

Hivatkozások:

[1] Kalmár-Nagy, T., & Bak, B. D. (2019). An intriguing analogy of Kolmogorov’s scaling law in a hierarchical mass–spring–damper model. Nonlinear Dynamics. DOI: 10.1007/s11071-018-04749-x

szerző

  • Zsiros Ádám
    Gépészeti modellezés mesterképzési szak
    mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

  • Dr. Kalmár-Nagy Tamás
    Docens, Áramlástan Tanszék
  • Lelkes János
    PhD hallgató, Áramlástan Tanszék