비반전성 잡음이 구동하는 유체의 비등방성에 관한 탐구 (Study on the Asymmetry of Fluid Transport due to Noise)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 62권 / 1호 / 56 ~ 60페이지
· 저자명 : 민병훈, 김창배

초록

레이놀즈 수가 큰 균일한 유체에는 난류가 형성되고 이 난류는 통계적인등방성을 띈다. 큰 스케일에서 유체에 에너지를 주입하면, 난류에 의하여에너지가 점점 더 작은 스케일로 전이되고 아주 작은 스케일에서는점성에 의하여 에너지가 소실되는 과정을 거치면서 정상 상태에도달한다. 재규격화 군론의 방법을 적용하여 에너지 전이를 이론적으로분석하려면 스케일의 지수 법칙을 따르는 등방성 구동잡음을 도입하는것이 편리하다. 본 연구에서는 반전성이 성립되지 않는 잡음 성분을첨가하여 이것이 야기하는 난류의 변화를 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여탐구하였다. 대표적으로, 레이놀즈 선속(flux)에 비등방적인 행태가나타나서, 0이 아닌 평균적인 에너지 선속이 비등방적으로 존재한다는것을 알았다. 이로부터, 비반전성의 난류는 유체의 평균적인 대류를야기할 수 있다는 결과를 얻을 수 있었다.

영어초록

Flows of large Reynolds number show statistically isotropic turbulence. If energy is put into the turbulent fluid at large scale, the energy cascades locally to smaller scales and eventually dissipates due to viscosity, with the fluid reaching the steady state. As is proven in the renormalization-group approaches, when studying the result of the energy cascade it is useful to consider noise with an of isotropic power-law correlation spectrum.
Additionally, in the present work, in order to work on the asymmetry caused by the noise, we present another element of noise that is not invariant under reflection. Numerical simulations of the two-dimensional Navier-Stokes equation reveal that the Reynolds stress becomes anisotropic and that depending both on the overall amplitude of the noise and on the relative strength of the reflection-non-invariant noise, the mean energy flux can be finite.
Based on the observation, one can argue that global advection may arise due to noise, that is not invariant under reflection.

참고자료

· 없음