Turbulence and Coherent Structures: Selected Papers from “Turbulence 89: Organized Structures and Turbulence in Fluid Mechanics”, Grenoble, 18–21 September 1989

در 25 سال گذشته، یکی از برجسته‌ترین پیشرفت‌ها در مکانیک سیالات، مطمئناً کشف ساختارهای منسجم در آشفتگی بود: آزمایش‌های سخنوری آزمایشگاهی و شبیه‌سازی‌های عددی نشان داده‌اند که بیشتر جریان‌های متلاطم هر دو ساختار در مقیاس بزرگ سازمان‌یافته فضایی را نشان می‌دهند. و حرکات بی نظم، عموماً در مقیاس های کوچکتر. توسعه روش‌های جدید اندازه‌گیری و تجسم امکان توصیف و بررسی دقیق‌تر این ساختارها را در آزمایشگاه فراهم کرده است. به لطف افزایش بی‌سابقه قدرت کامپیوتر و توسعه گرافیک‌های سه بعدی رنگی تعاملی کارآمد، دینامیک‌های سیالات محاسباتی می‌توانند دنیای هنوز مرموز آشفتگی را کشف کنند. با این حال، بسیاری از مشکلات در مورد منشاء این ساختارها، پویایی آنها و در تعامل آنها با حرکات نابسامان حل نشده باقی مانده است. در این کتاب آخرین نتایج تجربی گرایان، نظریه پردازان و مدل سازان عددی علاقه مند به این موضوعات مشاهده می شود. این ساختارهای منسجم ممکن است بر روی بال‌های هواپیما یا بدنه‌های باریک، لایه‌های اختلاط، جت‌ها، ویک‌ها یا لایه‌های مرزی ظاهر شوند. در جریان های برش آزاد و در لایه های مرزی، نتایج ارائه شده در اینجا ویژگی سه بعدی شدید گرداب ها را برجسته می کند. گرداب‌های دوبعدی در مقیاس بزرگ به آشفتگی‌های سه‌بعدی بسیار حساس هستند، که تقویت آن‌ها منجر به تشکیل ساختارهای گردابی منسجم سه‌بعدی، مانند رشته‌های گردابی، سنجاق سر یا رشته‌های گرداب نعل اسبی می‌شود. این کتاب بر جنبه های مدرن مطالعه تلاطم تمرکز دارد. روابط بین نظریه آشفتگی و نظریه کنترل بهینه در ریاضیات مورد بحث قرار می گیرد. این ممکن است کاربردهای مهمی با توجه به، e. g. ، پیش بینی عددی آب و هوا.

In the last 25 years, one of the most striking advances in Fluid Mecha­ nics was certainly the discovery of coherent structures in turbulence: lab­ oratory experiments and numerical simulations have shown that most turbulent flows exhibit both spatially-organized large-scale structures and disorganized motions, generally at smaller scales. The develop­ ment of new measurement and visualization techniques have allowed a more precise characterization and investigation of these structures in the laboratory. Thanks to the unprecedented increase of computer power and to the development of efficient interactive three-dimensional colour graphics, computational fluid dynamicists can explore the still myste­ rious world of turbulence. However, many problems remain unsolved concerning the origin of these structures, their dynamics, and their in­ teraction with the disorganized motions. In this book will be found the latest results of experimentalists, theoreticians and numerical modellers interested in these topics. These coherent structures may appear on airplane wings or slender bodies, mixing layers, jets, wakes or boundary-layers. In free-shear flows and in boundary layers, the results presented here highlight the intense three-dimensional character of the vortices. The two-dimensional large­ scale eddies are very sensitive to three-dimensional perturbations, whose amplification leads to the formation of three-dimensional coherent vorti­ cal structures, such as streamwise, hairpin or horseshoe vortex filaments. This book focuses on modern aspects of turbulence study. Relations between turbulence theory and optimal control theory in mathematics are discussed. This may have important applications with regard to, e. g. , numerical weather forecasting.