similarity states of stably stratified homogeneous turbulence at high Reynolds number

Etats de similitude d'une turbulence homogène

Evoluant EN PRESENCE D’UNE STRATIFICATION

stable à grand nombre de Reynolds

C. Mnasri*, T. Lili

Laboratoire de Mécanique des Fluides, Département de Physique,

Faculté des Sciences Tunis, Tunis El Manar 1060, Tunisie

* Corresponding author. Email : mchokri@yahoo.com

Received :26 November 2002; revised version accepted : 17 February 2003

Abstract

We intend to analyze the behavior of a stably stratified homogeneous turbulence. This behavior is simulated numerically while using the dynamical model of Canuto and Dubovikov. A numerical simulation code has been finalized to describe the evolution of this turbulence for different types of initial conditions. This code permitted to determine asymptotic behavior (at large times) of this turbulence in the case of big initial Froude number. Three asymptotic similarities states have been identified; they correspond to an isotropic homogeneous turbulence with passive scalar evolving without or with a mean scalar gradient and to a buoyancy driven homogeneous turbulence. Results of simulation concerning this asymptotic states permitted to test and to validate the dynamical model in these cases.

Keywords: Homogeneous turbulence; Stably stratification; Similiarity states; Dynamical model of Canuto and Dubovikov.

Résumé

Nous nous proposons d'analyser le comportement d'une turbulence homogène stablement stratifiée. Ce comportement est simulé numériquement en utilisant le modèle dynamique de Canuto et Dubovikov. Un code de simulation numérique a été mis au point pour décrire l'évolution de cette turbulence pour différents types de conditions initiales. Ce code a permis de déterminer le comportement asymptotique (à des temps grands) de cette turbulence dans le cas d'un nombre de Froude initial grand. Trois états asymptotiques de similitude ont été identifiés; ils correspondent à une turbulence homogène isotrope convectant un scalaire passif évoluant sans ou avec un scalaire moyen et à une turbulence homogène gouvernée par les effets de flottabilité. Les résultats de simulation concernant ces états asymptotiques ont permis de tester et de valider le modèle dynamique dans ces cas.

Mots clés: Turbulence homogène; Stratification stable; Etats de similitude; Modèle de Canuto et Dubovikov.

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