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NEGATIVE EDDY VISCOSITY IN ISOTROPICALLY FORCED 2-DIMENSIONAL FLOW - LINEAR AND NONLINEAR DYNAMICS

Título
NEGATIVE EDDY VISCOSITY IN ISOTROPICALLY FORCED 2-DIMENSIONAL FLOW - LINEAR AND NONLINEAR DYNAMICS
Tipo
Artigo em Revista Científica Internacional
Ano
1994
Autores
GAMA, S
(Autor)
FEUP
VERGASSOLA, M
(Autor)
Outra
A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. Sem AUTHENTICUS Sem ORCID
FRISCH, U
(Autor)
Outra
A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. A pessoa não pertence à instituição. Sem AUTHENTICUS Sem ORCID
Revista
Vol. 260
Páginas: 95-126
ISSN: 0022-1120
Classificação Científica
FOS: Ciências da engenharia e tecnologias > Engenharia mecânica
Outras Informações
ID Authenticus: P-001-KD7
Abstract (EN): The existence of two-dimensional flows with an isotropic and negative eddy viscosity is demonstrated. Such flows, when subject to a very weak large-scale perturbation of wavenumber k will amplify it with a rate proportional to k2, independent of the direction. Specifically, it is assumed that the basic (unperturbed) flow is space-time periodic, possesses a centre of symmetry (parity-invariance) and has three- or six-fold rotational invariance to ensure isotropy of the eddy-viscosity tensor. The eddy viscosities emerging from the multiscale analysis are calculated by two different methods. First, there is an expansion in powers of the Reynolds number which can be carried out to large orders, and then extended analytically (thanks to a meromorphy property) beyond the disk of convergence. Secondly, there is a spectral method. The two methods typically agree within a fraction of 1%. A simple example, the 'decorated hexagonal flow', of a time-independent flow with isotropic negative eddy viscosity is given. Flows with randomly chosen Fourier components and the required symmetry have typically a 30% chance of developing a negative eddy viscosity when the Reynolds number is increased. For basic flow driven by a prescribed external force and sufficiently strong large-scale flow, the analysis is extended to the nonlinear regime. It is found that the large-scale dynamics is governed by a Navier-Stokes or a Navier-Stokes-Kuramoto-Sivashinsky equation, depending on the sign and strength of the eddy viscosity. When the driving force is not mirror-symmetric, a new 'chiral' nonlinearity appears. In special cases, the large-scale equation reduces to the Burgers equation. With chiral forcing, circular vortex patches are strongly enhanced or attenuated, depending on their cyclonicity.
Idioma: Inglês
Tipo (Avaliação Docente): Científica
Nº de páginas: 32
Documentos
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Gama, S; Vergassola, M; Frisch, U
PROVING THE EXISTENCE OF NEGATIVE ISOTROPIC EDDY VISCOSITY (1994)
Artigo em Livro de Atas de Conferência Internacional
VERGASSOLA, M; GAMA, S; FRISCH, U

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