p550. خواص آماري جريان شبه دوبُعدي كولموگروف‌گونه

Statistical features of quasi two-dimensional Kolmogorov-like flow

در اين مقاله، يك سامانه‌ي آزمايشگاهي براي جريان سيال شبه دوبعُدي كه تحت تاثير نيروي لورنتس قرار دارد را طراحي مي‌كنيم. سپس خواص تلاطمي آن را مورد بررسي قرار مي‌دهيم. در اين سامانه، پتانسيل الكتريكي اعمالي نقش پارامتر كنترل‌كننده را بازي مي‌كند. با كمك تصويربرداري پي‌درپي از جريان سيال شبه دوبُعدي در ولتاژهاي مختلف و پس از داده‌كاهي توسط الگوريتم محاسباتي، طيف انرژي را محاسبه مي‌كنيم. نتايج ما نشان مي‌دهد كه براي پتانسيل‌ الكتريكي بزرگ­تر از يك ولت جريان سيال در رژيم متلاطم قرار دارد. آمار برخوردها، مويد اين است كه تابع توزيع افت‌وخيز در راستاي ميدان الكتريكي اعمالي نسبت به همين كميت در راستاي عمود بر ميدان، گوسي‌تر است. هم‌چنين زبري سري زماني در راستاي ميدان الكتريكي كم‌تر از راستاي عمود بر ميدان است كه حاكي از نقض شدن همسانگردي آماري در ولتاژها بالا است.

In this article, we establish an experimental set up for a quasi-two dimensional flow of a fluid driven by Lorentz force. Therefore, we investigate its turbulence properties. In this setup, the applied electrical potential plays the role of a control parameter. Using the sequential images of the fluid flow, at different voltages, and then data reduction by a computational algorithm, we calculate the energy spectrum. Our results show that, for the electrical potential greater than 1V, the fluid flow is in the turbulent regime. The level-crossing statistics confirm that the distribution function of fluctuations along with the applied electric field is more Gaussian than that of in the perpendicular direction. In addition,, the roughness of the time series in the direction of the electric field, is less than that of in normal direction representing the violation of statistical isotropy in high voltage.