Hydrodynamic and Magnetohydrodynamic Turbulent Flows: Modelling and Statistical Theory

مدل‌سازی آشفتگی با ارزیابی متفاوتی در مورد اهمیت آن مواجه می‌شود. در جریان مهندسی، عدد رینولدز اغلب بسیار زیاد است و شبیه‌سازی عددی مستقیم (DNS) بر اساس تفکیک تمام مقیاس‌های فضایی در یک جریان فراتر از توانایی یک کامپیوتر موجود در حال حاضر و در آینده نزدیک قابل پیش‌بینی است. مقیاس فضایی بخش‌های پرانرژی یک جریان آشفته بسیار بزرگ‌تر از همتای اتلاف‌کننده انرژی است و تأثیر زیادی بر فرآیندهای انتقال تکانه، گرما، مواد و غیره دارند. فرآیندهای حمل و نقل بر اساس یک تقریب جسورانه به اتلاف انرژی. در جامعه مهندسی، مدل‌سازی آشفتگی به عنوان یک ابزار ریاضی ضروری برای تجزیه و تحلیل جریان آشفته دنیای واقعی بسیار ارزیابی می‌شود. در جامعه فیزیک، توجه به مطالعه اجزای مقیاس کوچک جریان آشفته مرتبط با فرآیند اتلاف انرژی معطوف شده است، و علاقه بسیار کمتری به فرآیندهای حمل و نقل فوق در جریان دنیای واقعی نشان داده شده است. این گرایش پژوهشی ارتباط نزدیکی با این باور عمومی دارد که ویژگی‌های جهانی تلاطم را می‌توان در پدیده‌های مقیاس کوچک یافت. چنین مطالعه ای واقعاً به ساخت رویکردهای نظری آماری برای آشفتگی کمک زیادی کرده است. بیگانگی بین جامعه فیزیک و مدل‌سازی تلاطم بیشتر با این واقعیت تقویت می‌شود که مدل دوم در مقایسه با مطالعه تلاطم در مقیاس کوچک، بر مبنای نظری ضعیفی بنا شده است.

TUrbulence modeling encounters mixed evaluation concerning its impor­ tance. In engineering flow, the Reynolds number is often very high, and the direct numerical simulation (DNS) based on the resolution of all spatial scales in a flow is beyond the capability of a computer available at present and in the foreseeable near future. The spatial scale of energetic parts of a turbulent flow is much larger than the energy dissipative counterpart, and they have large influence on the transport processes of momentum, heat, matters, etc. The primary subject of turbulence modeling is the proper es­ timate of these transport processes on the basis of a bold approximation to the energy-dissipation one. In the engineering community, the turbulence modeling is highly evaluated as a mathematical tool indispensable for the analysis of real-world turbulent flow. In the physics community, attention is paid to the study of small-scale components of turbulent flow linked with the energy-dissipation process, and much less interest is shown in the foregoing transport processes in real-world flow. This research tendency is closely related to the general belief that universal properties of turbulence can be found in small-scale phenomena. Such a study has really contributed much to the construction of statistical theoretical approaches to turbulence. The estrangement between the physics community and the turbulence modeling is further enhanced by the fact that the latter is founded on a weak theoretical basis, compared with the study of small-scale turbulence.