Acceleration of heavy and light particles in turbulence: comparison between experiments and direct numerical simulations
我们比较了实验数据和数值模拟的有限密度的惯性粒子在湍流中的动力学。在实验中，气泡和固体颗粒的光学跟踪湍流的水使用扩展激光多普勒测速技术。计算了粒子加速度的概率密度函数（PDF）及其随时间的自相关性。数值结果是从一个直接的数值模拟中获得的被动逐点粒子的悬浮液被跟踪，在实验中具有相同的有限密度和相同的响应时间。我们观察到一个很好的协议的方差的加速度和自相关的时间尺度的动态，观察到的加速度PDF的形状上的小差异。我们讨论的影响所引起的有限尺寸的颗粒，不考虑在目前的数值模拟。
2007-10-17 nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulence - "motion of multitude": a multi-agent spin model for complex flows
我们提出了一个新的范式出现的宏观流动。后者被认为是由许多交换抽象信息的代理人创造的集体现象。信息交换导致代理人改变他们的相对位置，从而导致流动。这一范式旨在研究湍流的本质，诉诸于该词的原始含义：“湍流”象征着“群体的无序运动”。我们给出了一个实现范式的多智能体动力学模型的初步讨论。这种动力学让人想起了自旋眼镜和神经网络。该模型是关系型的，即。e.它假定没有时空背景，并可作为通过自旋模型接近量子引力的基础。
2009-10-26 nlin.AO nlin.CD
Acceleration statistics of heavy particles in turbulence
我们提出的结果直接数值模拟的重粒子输运均匀，各向同性，充分发展的湍流，分辨率$512^3$（$R_λ\approx 185$）。跟踪多达1.2亿个粒子的轨迹，斯托克斯数$St$在0.16到3.5的范围内，我们能够详细描述粒子加速度的统计数据。我们证明：（{ \it i}）在非常小的斯托克斯数下，均方根加速度$a_{\rm rms}$已经从流体示踪剂值急剧下降;（{ \it ii}）在给定的$St$下，归一化加速度$a_{\rm rms}/(ε^3/ν)^{1/4}$随着$R_λ$增加，与流体示踪剂观察到的趋势一致;（{ \it iii}）归一化加速度$a/a_{\rm rms}$的概率密度函数的尾部随着$St$减小。两个并发机制导致上述结果：颗粒的优先浓缩，在小$St$时非常有效，以及由颗粒响应时间引起的过滤，其在较大的$St$时接管。
2005-12-09 nlin.CD physics.flu-dyn
Intermittency in Turbulence: computing the scaling exponents in shell models
本文在湍流壳模型的框架下，讨论了多尺度关联函数所满足的运动方程的随机封闭性。我们给出了一个利用运动方程的精确约束计算结构函数反常标度指数的系统方法。我们给出了一个五阶标度指数的显式计算，在不同的自由参数进入非线性项的模型。同样的方法适用于壳模型的情况下，Kraichnan被动标量提供了一个连接的概念之间的零模式和时间相关的级联过程。
2003-07-03 nlin.CD
Statistical models for the dynamics of heavy particles in turbulence
本文综述了描述湍流中重球形粒子动力学的统计相空间模型，结合数值模拟与实验结果评估模型有效性，总结其优劣，推动惯性粒子湍流动力学的机制理解与预测研究。
2023-09-12 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Inertial-particle accelerations in turbulence: a Lagrangian closure
湍流中粒子加速度的分布是间歇性的，具有非高斯尾，对于轻粒子和重粒子来说是完全不同的。本文分析了用流体示踪剂的拉格朗日关联函数表示的湍流中轻、重惯性粒子加速度涨落的闭合格式。我们计算了惯性粒子加速度的方差和平坦度，并讨论了它们对斯托克斯数的依赖性。封闭纳入的拉格朗日相关沿流体示踪剂的轨迹引起的影响，其预测与直接数值模拟的结果一致，以及在湍流中的惯性粒子，提供的影响由重/轻粒子外/内涡的惯性优先采样引起的可以忽略不计。特别是，该计划预测正确的功能行为的加速度方差，作为斯托克斯的函数，以及存在的最小/最大的重/轻粒子的加速的平坦度，在良好的定性与数值数据。我们还表明，封闭的工程应用于拉格朗日粒子的演化时，使用随机代理的基本欧拉速度场。我们的结果支持了这样的结论，即存在重要的贡献的统计惯性粒子的加速度独立的优先采样。对于重粒子，我们观察到的封闭方案和直接数值模拟的预测之间的偏差，在斯托克斯数的顺序统一。对于轻粒子，偏离发生在较大的斯托克斯数。
2016-07-07 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Heavy and light inertial particle aggregates in homogeneous isotropic turbulence: A study on breakup and stress statistics
本文通过直接数值模拟和拉格朗日法跟踪研究了不可压、均质、各向同性三维湍流中惯性固体聚集体的破碎过程。在Maxey-Riley-Gatignol运动方程的点粒子近似下，我们分析了剪切应力和阻力应力的时间序列的统计特性，这两个应力在这里都被认为是粒子破碎的原因。我们观察到，无论斯托克斯数，由湍流速度梯度产生的剪切应力同样会影响惯性和中性浮力聚集体的破碎统计，并决定松散聚集体的破碎率。当密度比是从统一不同，拖曳应力成为主导，并被认为是能够导致破碎的最具抵抗力的聚集体。目前的工作铺平了道路，包括在人口平衡模型解决颗粒破碎的湍流惯性的作用。
2022-11-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Distribution of particles and bubbles in turbulence at small Stokes number
由周围流体的湍流驱动的颗粒的惯性使它们更喜欢流动的某些区域。重粒子滞后于流动，倾向于在涡度较小的区域积聚，而轻粒子则相反。经过长期的演化，粒子在空间上分布在一个多重分形吸引子上。我们认为这个分布使用我们最近的结果稳定状态的混沌动力学。我们用解析的方法描述了优先浓度，导出了密度的关联函数和吸引子的分形维数。结果是真实的湍流，并通过实验进行检验。
2011-10-11 nlin.CD
Gradual eddy-wave crossover in superfluid turbulence
本文对绝对零度附近的超流湍流理论进行了修正，提出了一个微分近似的模型，用于描述量子化涡线的集体流体动力学运动和它们各自的不相关运动（Kelvin波）所携带的k空间中的能量通量。该模型预测系统的流体动力学和开尔文波分量的能谱，在有限的尺度范围内，不同的运动制度之间经历了一个平滑的交叉。
2008-07-08 nlin.CD physics.flu-dyn
Direct path from turbulence to time-periodic solutions
该研究利用转捩槽道流的几何特性，将湍流追溯到更低雷诺数，确定了连接完全湍流与不变解的完整路径，揭示了湍流前兆失稳及吸引子维数增长标志着动力学转变。
2023-06-08 nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulence and Bifurcation in the Motion of an Hydrocyclone
水力旋流器是一种用于不同领域的工具，但主要用于采矿业分离矿物。矿物被放入液体或稳定的悬浮液中，其密度必须小于较重矿物的密度，大于较轻矿物的密度。由于壁面的作用，旋流器内的流动是由两种方法的不同所产生的受限旋流（涡流）和回流运动的结果。利用Navier-Stokes方程的质量守恒和动量守恒，研究了旋流器运动中的湍流和分岔现象。这些方程的数值求解与有限元法（FEM）和$k-ε$模型。有限元计算结果与实验数据吻合较好。最后，我们介绍了一个简单的3D家庭的地图模型很好的轻，重粒子在水力旋流器的轨迹的行为。
1998-03-25 chao-dyn nlin.CD
Multiscale Turbulence Models Based on Convected Fluid Microstructure
复杂流体的欧拉-庞加莱方法用于推导多尺度方程，用于计算建模欧拉流作为湍流建模的基础。该模型是基于一个\emph{kinematic sweeping ansatz}（KSA），它假设的平均流体流量作为一个拉格朗日运动框架的波动动力学。因此，我们把计算可分辨的长度尺度上的流体包裹的运动看作是未分辨尺度上的流体包裹的波动（零均值）运动的移动拉格朗日坐标。即使在最简单的2尺度的版本，我们集中在这里，根据KSA的平均运动的波动运动的贡献产生一个系统的方程，扩展已知的结果，似乎是合适的建模非线性后向散射（能量转移从较小到较大的尺度）在湍流中使用多尺度方法。
2012-03-20 math-ph math.MP nlin.CD
Ergodic and chaotic hypotheses: nonequilibrium ensembles in statistical mechanics and turbulence
各态历经假说是从古代关于运动是周期运动或准周期运动的概念发展而来的。它确实引起了我们对运动的看法的修订，特别是通过玻尔兹曼和庞加莱：我们讨论如何玻尔兹曼的运动概念仍然是非常现代的，以及它如何可以提供思想和方法来研究力学和流体中的非平衡问题。这就引出了混沌假说，它是对D.这是遍历假设的一个可能的扩展，它意味着一般的无参数关系。连同进一步的想法，它似乎与我们在这里讨论的一些最近的实验相一致。
1999-05-17 chao-dyn nlin.CD
Recurrent motions within plane Couette turbulence
由于湍流边界层三维结构的重要性，湍流边界层中的条纹振荡然后将低速流体从壁面喷射出去的破裂现象已经在实验、理论和计算上研究了50多年。我们提出了五个新的三维解的湍流平面Couette流，其中之一是周期性的，而其他四个是相对周期的。这五种解都证明了近壁相干结构的破裂和重新形成。我们的解决方案是周期性的，但在流向方向的漂移。更令人惊讶的是，我们的两个解决方案是周期性的，但在展向方向的漂移，似乎没有被认为是在文献中的可能性。我们认为，在近壁区实验观察到的条纹的相当一部分可能是由于展向漂移，伴随着分裂和重新形成的相干结构。我们还计算了一个新的周期解的平面Couette流，可能与过渡到湍流。
2007-01-29 nlin.CD physics.flu-dyn
Collapse versus Turbulence
本文研究规范（2+1）维非线性薛定谔模型中运动方程的解。陈-西蒙斯规范场的贡献导致了自聚焦临界功率的显著降低。我们还表明，在适当的边界条件下，在所考虑的模型中存在一个政权的湍流运动的流体动力学类型。
1996-08-13 chao-dyn hep-th nlin.CD
Are there waves in elastic wave turbulence ?
用振子激励弹性薄钢板，其局部速度呈现类正弦傅立叶谱。该系统被认为发展弹性波湍流。在这里，我们分析了两点测量的板块运动，以检查，在我们的实际系统中，所需的扎哈罗夫弱湍流理论应用的几个假设。我们表明，板的运动确实是一个叠加的弯曲波的线性波动方程的理论色散关系。非线性似乎有效地打破了波的相干性，因此没有观察到模态结构。弱湍流理论的几个假设似乎得到了验证，但尽管如此，海浪谱的理论预测没有得到实验验证。
2008-06-16 nlin.CD physics.class-ph
Fast Numerical simulations of 2D turbulence using a dynamic model for Subgrid Motions
我们提出了一种新的亚网格尺度模型，该模型使用一个将亚网格尺度与分辨速度联系起来的动力学方程来计算，用于二维湍流的数值模拟。该方程不是假设的，而是在亚网格尺度之间的非线性相互作用等效于湍流粘性的假设下从本构方程推导出来的。我们的模型的性能与衰减和强迫湍流的直接数值模拟进行了比较。对于相同的分辨率，使用我们的模型的数值模拟允许显着减少的计算时间（在我们考虑的情况下为100的顺序），并允许实现显着更大的雷诺数比直接的方法。
2001-01-05 nlin.CD physics.ao-ph physics.comp-ph
Causal analysis of inner and outer motions in near-wall turbulence
Lanzhou University（兰州大学）；Zhejiang Laboratory（浙江实验室）；Wuhan University（武汉大学）；King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）
本研究通过传递熵、信息流和SURD三种因果推断方法，分析近壁湍流内外运动，发现二者自维持且独立，存在双向影响，压力起桥梁作用。
2026-10-14 nlin.CD physics.data-an physics.flu-dyn
Clusters of heavy particles in two-dimensional Keplerian turbulence
原行星盘是围绕年轻恒星的开普勒旋转的气体系统，已知是湍流的。它们包括一小部分形成行星的尘埃。在行星增长的增量方案中，由鹅卵石形成更大尺寸的物体（星子）是一个主要的开放问题。固体要经历局部的引力坍缩，粒子的聚集是必要的。针对这一问题，研究了具有开普勒旋转和剪切的湍流中惯性颗粒的动力学。二维直接数值模拟进行系统地探讨两个物理参数：旋转速率，这取决于到恒星的距离，和粒子的响应时间，这涉及到他们的大小。剪切被发现大大影响的特性的湍流破坏气旋和有利于生存的反气旋。更快的开普勒旋转增强了粒子的聚类。对于中等大小的粒子，粒子集中在反气旋中。这些集群以分层的方式形成，并随着时间的推移而融合在一起。对于其他参数值，实体集中在随着旋转而变得更加奇异的分形集上。粒子的质量分布是多重分形的，在大的数量级上具有小的维数，这对于触发它们的引力坍缩是很有趣的。这些结果对于精确描述和更好地理解星子的形成是有希望的。
2023-02-03 astro-ph.EP nlin.CD physics.flu-dyn
Transitions in large eddy simulation of box turbulence
湍流动力学的一个很有前途的分解是将其分解为平衡和周期解以及连接这些解的轨道等构建块。虽然这种构件的数值近似对于小区域和低雷诺数下的流动是可行的，但由于在所有相关空间尺度上表示Navier-Stokes流所需的大量自由度，因此目前无法进行发展湍流的计算。我们减轻这个问题，通过应用大涡模拟（LES），其目的是模型，而不是解决，运动尺度低于过滤器的长度，这是固定的模型参数。通过考虑一个周期性的空间域，我们避免了复杂的出现在大涡模拟中存在的边界层。我们认为LES流体的运动受到一个恒定的体力的泰勒-格林型的强迫长度尺度和过滤器长度之间的分离增加。特别是，我们讨论了从层流到弱湍流运动的过渡，由简单的不变的解决方案，在网格上的$32^3$点。
2017-11-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Multi-time, multi-scale correlation functions in turbulence and in turbulent models
提出了湍流和动力学湍流模型中多时间多尺度速度关联的类多重分形表示。子领导的贡献时间相关性的重要性突出。由于运动方程的动力学约束的履行进行了深入的讨论。在湍流壳模型的框架内对这种表示法的预测进行了测试。
1998-04-22 chao-dyn nlin.CD
Strong Turbulence in d-Dimensions
在极限$d\to\infty$中，压力梯度和不可压缩性约束的作用减小，从而模糊了横向和纵向速度关联函数之间的差异。利用Polyakov的耗散反常表达式，得到了概率密度函数的封闭方程。这个模型的耗散项是唯一一个既满足运动方程和一组动力学约束。结果表明，当$d\to\infty$时，Kolmogorov理论的预言是准确的.它还表明，$O(1/d)$压力的影响，产生正则化的运动方程的PDF是负责的Navier-Stokes和Burgers动力学之间的区别。
1998-05-27 chao-dyn nlin.CD
Quantifying turbulence induced segregation of inertial particles
由于轻重粒子对湍流脉动的响应不同，导致密度与平流湍流团不同的粒子。本研究的重点是定量表征的分离的稀释多分散惯性颗粒在湍流中的演变，从直接数值模拟的纳维-斯托克斯方程。我们引入了一个不同的惯性和/或大小的颗粒之间的偏析的指标，从其中的长度尺度r_{seg}量化的两种不同类型的颗粒的偏析程度推导出来。
2008-08-28 nlin.CD physics.flu-dyn
Statistical geometry in scalar turbulence
建立了被动标量湍流中几何形状与湍流度之间的一般联系。间歇性定性地追溯到事件中的示踪粒子停留在退化的几何形状，其特征在于强集群的时间长达100年。定量对应的是存在的特殊功能的粒子配置下的流动是统计不变的。这些是运动的统计积分，在小尺度上控制标量统计，并负责打破与不稳定性相关的尺度不变性。
2000-06-06 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Macroscopic equivalence for microscopic motion in a turbulence driven three-dimensional self-assembly reactor
我们建立了一个宏观的自组装反应器，搅拌磁性，厘米大小的颗粒与湍流水流的特点。通过将自组装过程按比例放大到厘米级，特征时间常数尺度也急剧增加。这使得该系统成为微观自组装的物理模拟器，其中插入粒子的相互作用很容易观察到。单粒子的轨迹分析表明，它们的速度是麦克斯韦-玻尔兹曼分布，它表明，它们的平均平方位移随时间的推移，可以模拟由一个有限的随机游走模型，表现出高水平的相似性布朗运动。两个粒子之间的相互作用已经被建模，并通过观察两个粒子之间的距离随时间的推移进行了实验验证。通过实验获得的扰动能量（类似于温度）随球体尺寸的增加而增加，并且在单球体和双球体系统之间相差一个数量级（分别约为80 $\mathrm{μJ}$和6.5 $\mathrm{μJ}$）。
2017-09-12 cond-mat.soft nlin.AO nlin.CD
Particles and fields in fluid turbulence
近年来，对流体湍流的认识有了相当大的进展。应用统计力学的方法来描述流体粒子的运动，即拉格朗日动力学，导致了湍流输运中不稳定性的一种新的定量理论。首次得到了湍流反常标度律的解析描述。基本的物理机制揭示了统计运动积分在非平衡系统中的作用。对于湍流输运，统计守恒律隐藏在流体粒子群的演化中，并且产生于群的膨胀与其几何形状的变化之间的竞争。通过破坏标度不变性对称性，统计守恒量导致观察到的反常标度的输运场。拉格朗日方法也揭示了一些实际问题，如混合和湍流磁发电机。
2001-05-09 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Vortex reversal is a precursor of confined bacterial turbulence
本文通过实验、建模与解析理论，发现圆柱约束下细菌悬浮液随半径增大经历涡旋反转、四涡旋脉动到主动湍流的转变序列，并揭示涡旋反转源于前三个方位角模态的非线性相互作用。
2024-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
