An exact expression for the Reynolds number dependence of the energy dissipation rate in homogeneous, isotropic turbulence
的雷诺数的无量纲耗散率的依赖性直接从Karman-Howarth方程的积分尺度雷诺数的倒数和一个系数，取决于第二和第三阶结构函数。将该形式拟合到直接数值模拟的结果表明，该系数实际上是恒定的。
2010-02-10 physics.flu-dyn
Local precursors to anomalous dissipation in Navier-Stokes turbulence: Burgers vortex-type models and simulation analysis
本文通过Burgers涡旋型解析模型和直接数值模拟，将高雷诺数湍流的反常耗散与局部强涡旋拉伸结构联系起来，识别出可作为反常耗散增强前兆的局部高涡量事件。
2024-05-23 physics.flu-dyn
On Landau's prediction for large-scale fluctuation of turbulence energy dissipation
Kolmogorov在1941年提出的湍流理论是基于一个假设，即小尺度的统计特性是由运动粘度和平均能量耗散率唯一决定的。朗道指出，局部的能量耗散率在大尺度上会在空间中波动，因此会影响小尺度的统计。实验上，我们证实了这种大尺度波动的意义，这是可比的能量耗散的平均速率在典型的尺度为含能量的漩涡。该意义与雷诺数和湍流产生的结构无关。随着尺度r的增大，超过最大含能涡旋的尺度，涨落的尺度变为r^-1/2，并接近高斯。我们还证实，大规模的波动影响小规模的统计。
2005-12-03 physics.flu-dyn
Turbulence generation by large-scale extreme vertical drafts and the modulation of local energy dissipation in stably stratified geophysical flows
我们观察到出现强烈的垂直草案直接数值模拟的Boussinesq方程在一系列参数的地球物理利益。这些结构在空间和时间上间歇出现，产生湍流，增强动能和势能能量耗散，为观测到的大量洋流局部能量耗散的变化及其概率分布函数的调制提供了可能的解释。我们展示了如何，由于极端草案，在运行与弗劳德数在地球物理学的情况下，大约10%的域流可以占高达50%的全球体积耗散，让人想起基于海洋模型的估计。
2022-02-16 physics.flu-dyn
Dissipation in unsteady turbulence
最近的实验和模拟表明，非定常湍流在达到动态平衡态之前，表现出普遍的行为。我们发现，所观察到的普遍的非平衡标度可以解释使用非平衡校正Kolmogorov的能谱。鉴于实验和数值观测的普遍性，这里提出的想法奠定了广泛的非定常湍流类的建模基础。
2016-10-13 physics.flu-dyn
A Small-Eddy-Dissipation Mechanism for Developing Turbulence Models
Jin（Phys. Fluids，第31卷，2019年，第125102页）提出了一种新的湍流模拟方法，该方法比其他经典湍流模型表现出更好的性能。该模型由计算参考解的小涡耗散混合长度（SED-ML）模型和修正参考解的参数延拓方法组成。本文对该方法的机理进行了更深入的分析，以探索如何建立一个高精度、低计算成本的湍流模型。对雷诺数Re_tau=821和2003的槽道湍流和衰减的均匀各向同性湍流进行了数值模拟，验证了新的湍流模拟方法的有效性。通过分析，提出了发展湍流模型的小涡耗散机制。根据这一机制，模型解是纳维-斯托克斯方程精确解的渐近近似。模型项引入了一种人工耗散，它耗散了小涡流。湍流模拟的目的是在不定性改变统计解的情况下耗散更多的小涡。我们预计在湍流较强的地方可以消散更多的小涡。这种机制不同于RANS近似雷诺应力和LES近似亚网格尺度（SGS）运动，但它更精确地解释了湍流模拟的物理过程。提出了一种修正的混合长度和两个阻尼函数来识别湍流特征长度，从而建立了SED-ML模型。使用线性扩展可以进一步提高模拟精度。数值结果表明，SED-ML模型符合SED机制。这可能解释了为什么新方法比RANS更准确，而它需要比LES更低的计算成本。
2022-01-25 physics.flu-dyn
Inversion formula of multifractal energy dissipation in 3D fully developed turbulence
近年来，湍流中的逆统计概念引起了人们的广泛关注。证明了正结构函数和逆结构函数的标度指数满足反演公式。这一命题已经被使用壳模型的数值数据所验证。然而，没有直接证据的实验三维湍流的报道。我们建议用三维充分发展湍流的实验数据来检验反演公式，通过考虑能量耗散率来代替通常对结构函数的努力。出射距离的矩表现出很好的多重分形。验证了正指数和逆指数之间的反演公式。
2006-03-18 physics.flu-dyn
Scaling of locally averaged energy dissipation and enstrophy density in isotropic turbulence
使用直接数值模拟的各向同性湍流的周期性立方体的几种尺寸，最大的是$8192^3$产生的微尺度雷诺数$1300$，我们研究的压力拉普拉斯算子的性质，了解的惯性范围标度的涡度拟能密度和能量耗散的差异。尽管压力拉普拉斯算子是两个高度间歇的量之间的差，但它是非间歇的，并且基本上遵循柯尔莫哥洛夫标度，至少对于低阶矩。利用这一特性，我们表明，当地的平均耗散和涡度拟能的标度指数保持不平等，在所有有限的雷诺数，虽然似乎有一个\textit{very}弱的趋势，这种不平等，随着雷诺数的增加而减少。
2018-11-16 physics.flu-dyn
The dissipation tensor $\varepsilon_{ij}$ in wall turbulence
本文研究了壁湍流中的耗散张量$\varepsilon_{ij}$。可用的DNS数据进行检查，以说明在各向异性的耗散张量$\varepsilon_{ij}$相对于的各向异性的阻尼应力$r_{ij}$的差异。的耗散张量$\varepsilon_{ij}$的输运方程的预算进行了研究，使用新的DNS数据的低雷诺数湍流平面槽道流的空间分辨率足够精细，以准确地确定产品的2-导数的脉动速度$u_i'$和压力$p'$出现在各种条款的相关性。最后，使用Vreman和Kuerten的可用DNS数据（Phys. Fluids 26（2014）085103）研究雷诺数对$\varepsilon_{ij}$（$\varepsilon_{xx}$、$\varepsilon_{yy}$、$\varepsilon_{zz}$）的对角分量及其输运方程中各项的影响。
2016-09-13 physics.flu-dyn
Linking dissipation, anisotropy and intermittency in rotating stratified turbulence
分析一个大的数据库的高分辨率的三维直接数值模拟的衰减旋转分层流，我们发现，异常混合和耗散，显着的各向异性，和强烈的不连续性都同时观察到在一个中间政权的参数，其中波和涡非线性相互作用。由分层控制的临界行为发生在Richardson数为1阶时，并且流动接近于不稳定状态。这证实了中央动力学的作用，在旋转分层湍流，大规模的不稳定性，这发生在垂直速度和温度波动，作为一种调整机制的能量转移中存在的强波。
2019-10-05 physics.flu-dyn
Dual cascade and dissipation mechanisms in helical quantum turbulence
在经典湍流中，螺旋度会减少非线性，并能改变湍流的演化，而在量子湍流中，螺旋度的作用还没有完全被理解。本文采用Gross-Pitaevskii方程对螺旋量子湍流的自由衰减进行了高空间分辨率的数值模拟。这一演化过程与经典流动有着显著的相似之处，经典流动表现出不可压缩动能和螺旋度向小尺度的双重转移。时空分析表明，这两个数量耗散在小尺度上通过非线性激发开尔文波和随后的声子发射。在衰减开始时，产生的湍流显示出极化的大尺度结构和非极化的静止斑块，这让人想起在非常大的雷诺数下模拟经典湍流时观察到的那些。
2017-05-12 physics.flu-dyn
Effects of helicity on dissipation in homogeneous box turbulence
无量纲耗散系数$β=\varepsilon L/U^3$是统计定常均匀湍流的一个重要特征。在$β$的研究中，外力通常是各向同性和大尺度的，并且其螺旋度$H_f$为零或未测量。在这里，我们研究了$β$对$H_f$的依赖性，并发现对于各向同性力和剪切流，它使$β$减少多达10 $\%$。数值结果得到了静态和动态上限理论的支持。两者都显示出类似于数值结果的相对减少。也就是说，$β$对力的螺旋度的定性和定量依赖性被上限理论很好地捕获。的Kolmogorov常数和湍流控制和建模的理论方面的值的后果进行了讨论与外力的属性。特别是，在大涡模拟均匀湍流的涡粘性应减少约10 $\%$的情况下，强螺旋强迫。
2018-10-04 physics.flu-dyn
Statistical properties of visibility graph of energy dissipation rates in three-dimensional fully developed turbulence
利用可见性算法研究了由三维发展湍流的能量耗散率时间序列构成的网络的统计特性。度分布具有幂律尾部，尾部指数为$α=3.0$。边覆盖计盒法中盒数$N_B$与盒大小$l_B$之间的指数关系说明网络不是自相似的，可见性算法中的枢纽-枢纽吸引也证实了这一点.此外，它被发现的可见性网络的骨架具有良好的异速标度与标度指数$η=1.163\pm0.005$。
2010-03-15 physics.flu-dyn
Sub-Kolmogorov Intermittency and Multifractal Dissipation in Multiphase Turbulence
University of Modena and Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Inria Saclay - Tau team（法国国家信息与自动化研究所萨克莱-Tau团队）
通过直接数值模拟研究多相湍流中界面附近的小尺度耗散结构，发现界面导致耗散事件深入亚科尔莫戈罗夫尺度，且拓扑变化（破碎与合并）区域呈现更宽的多分形奇异谱。
2026-06-04 physics.flu-dyn
Extreme dissipation and intermittency in turbulence at very high Reynolds numbers
湍流中的极端耗散事件是罕见的，但它们可以比平均耗散率强几个数量级。尽管它在许多小尺度物理过程中的重要性，目前还没有准确的理论或模型来预测极值作为雷诺数的函数。在这里，我们引入了一个新的模型的基础上的概念，显着的剪切层，这是薄区域的局部平均耗散的耗散PDF。在非常高的雷诺数，这些显着的剪切层发展分层的子结构。流场被划分为不同的层区域和背景区域，每个区域都有自己的耗散PDF。将体积加权的区域PDF组合以获得总体PDF，随后将其用于确定耗散方差和最大值。该模型产生的雷诺数缩放的耗散最大值和方差，这是与现有的数据。此外，幂律标度指数被发现逐渐增加的雷诺数，这也是符合的数据。增加的指数被证明有深远的影响，在大气和天体物理雷诺数湍流。目前的研究结果强烈表明，间歇性的显着剪切层结构是理解和量化的耗散极端，更一般地说，极端的速度梯度的关键。
2020-10-26 physics.flu-dyn
Energy transfer and dissipation in equilibrium and nonequilibrium turbulence
在风洞中，用热线风速仪对衰减分形方格产生的湍流的非平衡耗散行为进行了实验研究。先前的结果是巩固和基准与湍流产生的规则的正方形网格，旨在保留一定的几何参数的分形正方形网格。这种比较表明，在湍流衰减到尾流相互作用距离的前几个倍数的过程中，下游区域的分形正方形网格和规则正方形网格网格产生的湍流都表现出非平衡行为。对于一个规则的网格，它示出，超出这个区域有一个过渡到经典的耗散行为，如果当地的湍流雷诺数是足够高的。因此，可以得出一个尖锐的结论，即这种行为比最初想象的更普遍，因此具有更大的科学和工程意义。通过对非齐次vonKarman-Howarth-Monin方程项的实验测量，进一步研究了非平衡耗散现象。这个方程本质上是一个按尺度的能量转移预算。从数据表明，不均匀的湍流不篡改的非平衡现象和非线性能量传递的标度，即传递到小尺度的能量，是不平衡的耗散。这种不平衡导致了小尺度平流的增长，以补偿转移的能量和耗散的能量之间不断增加的差距。对于最高雷诺数的数据，它也表明，非平衡耗散标度似乎是一致的期望，它是渐近独立的粘度与幂律谱与Kolmogorov-Obukhov指数-5/3。
2013-07-24 physics.flu-dyn
Hidden scale invariance of turbulence in a shell model: from forcing to dissipation scales
本文在壳模型中揭示隐藏标度不变性贯穿强迫至耗散尺度，从该对称性推导惯性区异常标度律，并表明特殊耗散模型可消除耗散间歇性，从而从运动方程对称性导出多分形理论。
2023-02-02 physics.flu-dyn
Scaling and memory in the return intervals of energy dissipation rate in three-dimensional fully developed turbulence
我们研究了三维充分发展湍流中连续能量耗散率高于一定阈值$Q$的返回间隔$r$的统计特性。我们发现分布函数$P_Q(r)$与平均收益区间$R_Q$成比例，除了$r=1$，其中比例函数$f(x)$具有两个幂律区域，其余均为$P_Q(r)=R_Q^{-1}f(r/R_Q)$。其回归区间具有短期和长期相关性，并具有多重分形性质。回归区间的赫斯特指数相对于$R_Q$呈指数衰减，预测$R_Q\to\infty$的罕见极端事件也与赫斯特指数$H_\infty=0.639$长期相关。
2008-12-27 physics.flu-dyn
The origin of wall-shear stress fluctuations in wall-bounded turbulence
本文通过壁面能量耗散研究壁面剪切应力波动的起源，发现大尺度耗散源于近壁尺度相互作用，且随雷诺数增大，小尺度向大尺度的能量输运因对数层中间尺度增多而增强。
2024-05-01 physics.flu-dyn
A Lagrangian fluctuation-dissipation relation for scalar turbulence, II. Wall-bounded flows
在这里，我们推导出拉格朗日波动耗散关系的平流标量在壁有界流动。这些关系将被动或主动标量的耗散率等同于来自初始值、边界值和内部源的标量输入的方差，因为这些输入是通过随机拉格朗日轨迹在时间上向后采样的。需要新的概率概念来表示标量边界条件的墙壁上的点的边界局部时间密度的标量通量施加和边界的第一次命中时间的标量值施加的点。这些概念都说明了纯热传导问题的分析结果和数值结果从数据库的通道流湍流，这也表明了近壁湍流的标量混合特性。作为波动耗散关系的一个应用，我们研究了壁面有界流动的反常标量耗散与拉格朗日自发随机性之间的关系，即在粘性和扩散系数为零的极限下拉格朗日粒子轨迹的持续不确定性。在本系列的第一篇论文中，我们证明了自发随机性是被动或主动标量远离壁的唯一可能的反常耗散机制。在这里，它表明，这仍然是正确的，当没有标量通量通过墙壁。另一方面，简单的例子表明，非零标量耗散的一种独特机制可以是壁面附近的薄标量边界层。然而，我们证明了一般的壁有界流动的自发随机性是另一种可能的机制，异常标量耗散。
2017-07-13 physics.flu-dyn
Self-consistent feedback mechanism for the sudden viscous dissipation of finite-Mach-number compressing turbulence
以前的工作（S。Davidovits和N. J. Fisch，“压缩湍流的突然粘性耗散”，物理评论快报，116（105004），2016）证明了湍流场的压缩可以导致湍流动能（TKE）的突然粘性耗散，并提出这种机制可能用于设计新的惯性约束聚变快速点火方案。我们通过考虑有限的马赫数，而不是像以前那样依赖于零马赫极限假设，来扩展以前的工作。有限马赫数公式对于捕获自洽反馈机制是必要的，在该机制中，耗散的TKE增加了系统的温度，这反过来又修改了粘度，从而修改了TKE耗散本身。采用10阶精度Padé格式对该自洽反馈环进行了直接数值模拟。结果表明，在有限的马赫数下，无论是螺管湍流场还是双曲管湍流场，TKE的突然粘性耗散仍然存在。由于该域被压缩，由于压力膨胀的高振荡性质，在湍流TKE中遇到振荡。对内能源项的分析表明，机械功项在粘性湍流耗散中占主导地位。结果，对于所试验的马赫数，突然消散的TKE对温度的影响是最小的。此外，推导出的解析表达式证实，耗散的TKE不会显着改变低马赫数的温度演变，无论压缩速度。因此，自洽反馈机制对于亚音速湍流是相当弱的，这可能限制其对惯性约束聚变的适用性。
2018-05-31 physics.flu-dyn
The non-equilibrium region of grid-generated decaying turbulence
本文研究了由各种规则和分形正方形网格生成的湍流中的非平衡耗散规律。的流量记录在各种湍流剖面，揭示其差异。尽管显着的非均匀性和各向异性的差异，新的非平衡耗散规律观察到在所有这些流动。测量各种横向和纵向积分尺度，并用于定义耗散系数$C_{\varepsilon}$。它被发现，新的非平衡耗散法是不是一个人工制品的一个特定的选择的积分尺度和通常的平衡耗散法实际上可以共存的非平衡法在不同地区的同一流量。
2014-02-19 physics.flu-dyn
Impact of dissipation on the energy spectrum of experimental turbulence of gravity surface waves
本文讨论了耗散对重力表面波波动能谱发展的影响，着重讨论了表面污染的影响。我们进行了实验，在科里奥利设施，这是一个13米直径的波槽。考虑到水面超过100 m $^2$，我们尽可能地注意清洁表面污染。我们观察到，对于最干净的条件下的频率能谱显示出幂律衰减延伸到重力毛细管交叉（14 Hz）的谱指数，这是增加与强迫强度和衰减与表面污染。虽然略高于以前在文献中报道的，最干净的水的指数仍然显着低于弱湍流理论的预测。通过讨论长度和时间尺度，我们表明，弱湍流不能预期在3赫兹以上的频率。我们用立体重建技术观察到，能谱在3~Hz以上随强迫强度的增加主要是由于束缚波的形成和加强。
2018-03-20 physics.flu-dyn
Sudden viscous dissipation of compressing turbulence
如果压缩比湍流涡旋的粘性耗散时间快，则湍流等离子体的压缩可以放大湍流动能。一个突然的粘性耗散机制被证明，从而这种放大的湍流动能迅速转换为热能，提出了一个新的范例快速点火惯性聚变。
2016-02-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Analysis of scalar dissipation in terms of vorticity geometry in isotropic turbulence
通过标量梯度产生促进标量耗散的机制从涡度相对于应变主轴的对准方面进行了仔细研究。为此，使用速度梯度张量和标量梯度矢量的随机拉格朗日模型。模式结果表明，标量耗散的主要部分发生在拉伸涡度，即当涡度矢量与拉伸和中间应变特征向量对齐。更具体地说，它似乎是很好地代表了平均标量耗散的样品定义的对齐与拉伸应变，而最强烈的标量耗散是由一组事件的涡度对齐与中间应变。这种差异是由相当微妙的机制，涉及的应变强度和标量梯度对齐的统计结果，从这些特殊的涡度对齐解释。考虑局部流动结构的分析证实了应变和旋转主导事件的后一种情况。然而，尽管普遍的作用，应变在促进标量耗散，标量耗散的水平的差异时，涡对准无论是拉伸或中间应变主要来自旋转为主的事件。
2016-12-01 physics.flu-dyn
Fluctuation-dissipation relations in isotropic turbulence from Kraichnan's fully resolved DIA closure
Universität Konstanz（康斯坦茨大学）
该研究通过完全分辨的DIA数值解，发现涨落-耗散关系仅在大尺度成立，惯性区衰减时间与直接数值模拟一致，展示了DIA在捕捉时域动力学方面的能力。
2026-09-15 physics.flu-dyn
Adaptive Dissipation in the Smagorinsky Model for Turbulence in Boundary-Driven Flows
本文通过引入随距边界距离动态调整的自适应耗散项改进Smagorinsky模型，解决了近壁过度耗散问题，并给出两个定理保证解的适定性与耗散率界限，以更精确模拟湍流。
2024-11-08 physics.flu-dyn
Dissipation Scaling and Structural Order in Turbulent Channel Flows
从一个新的角度考虑槽道湍流的尺度和结构演化。总积分湍流动能保持不变时，归一化的摩擦速度的平方，而总耗散相对于雷诺数线性增加。这用作湍流结构的全局约束。根湍流变量的通量平衡的启发下，我们还发现耗散标度为u2和v2，分别通过其第一和第二梯度。这种自相似性允许在任何雷诺数的基础上，通过一个简单的乘法运算，一个共同的模板轮廓重建。在拉格朗日输运方程中使用这些比例变量导出雷诺剪应力，进而计算平均速度分布。自相似性与输运方程一起，使通道流中湍流动力学和完整结构的可计算性的简洁视图成为可能。
2021-01-05 physics.flu-dyn
Dissipation scaling in wind turbine wakes exposed to free-stream turbulence
Imperial College London（帝国理工学院）；Nantes Université, École Centrale Nantes（南特大学，中央理工学院南特分校）
本实验探究风力机尾流在不同强度自由流湍流下的湍动能耗散尺度，发现低/中等强度湍流下叶尖区域耗散呈特定尺度规律，高强度湍流下大尺度间歇性被抑制。
2026-09-04 physics.flu-dyn
Energy and enstrophy spectra and fluxes for the inertial-dissipation range of two-dimensional turbulence
本文利用Pao的猜想[Y.- H. Pao，Phys. Fluids 11，1371（1968）]，我们导出了延伸到惯性范围之外的二维（2D）强迫湍流的动能和拟能的谱和通量的表达式。在这些表达式中，通量和光谱包含指数形式的附加因子。为了验证这些模型的预测，我们进行数值模拟的二维湍流与外力施加在$k=k_f$在中间范围。除了$k<k_f$的能量通量和涡度拟能通量有明显的波动外，数值结果与模式的预测相吻合。我们表明，这些波动出现由于在小波数的流动的非定常性质。对于$k<k_f$，使用数值数据计算的壳到壳的能量传递显示相邻壳之间的向前能量传递，但其他壳的向后能量传递。
2019-08-20 physics.flu-dyn
Flamelet Connection to Turbulence Kinetic Energy Dissipation Rate
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文提出将湍流动能耗散率ε用于闭合子网格非预混火焰let模型，通过关联湍流非预混燃烧的物理过程，提升燃烧计算的准确性。
2025-11-20 physics.flu-dyn
Large-scale length that determines the mean rate of energy dissipation in turbulence
湍流中的平均能量耗散率传统上被假定为与包含能量的大尺度参数成比例，即，纵向速度u的均方根起伏及其相关长度L（u）。然而，所得的比例系数C（u）已知取决于流的大尺度配置。定义了局域能量u2的相关长度L（u2），用几种流动的实验数据研究了标度系数C（u2），发现了C（u2）不依赖于流动构型的可能性.不是L（u）而是L（u2）可以与含能量涡旋的典型尺寸成比例，因此L（u2）确定能量从这些涡旋转移到较小涡旋并最终耗散成热的平均速率。如果用L（u2）对尺度进行归一化，则两点相关性等也与流动构型无关。
2012-08-02 physics.flu-dyn
Spectral imbalance in the inertial range dynamics of decaying rotating turbulence
对具有轻微背景旋转的均匀衰减湍流的直接数值模拟表明，小尺度非线性能量级联及其耗散之间存在系统的和显著的不平衡。通过从一个统计稳定和充分发展的旋转湍流状态开始衰减，其中耗散和能量通量近似相等，数据显示两者之间的不平衡越来越大，直到当耗散约为能量通量的两倍时达到最大值。衰变过程中行为的这种二分法让人想起以前报道的非旋转湍流的非平衡和平衡区域[P.C.瓦伦特，J.C. Vassilicos，Phys. Rev. Lett. { \bf 108} 214503（2012）]。然而，注意，对于衰减的旋转湍流，耗散率的经典标度$ε\propto u'^3/L$（其中$u'$和$L$分别是均方根脉动速度和积分长度标度）在衰减期间似乎不成立，这可能归因于背景旋转对能量级联的影响。另一方面，最大能量通量在衰减的初始阶段保持缩放$Π_{max} \propto u'^3/L$，直到达到最大不平衡。
2016-10-17 physics.flu-dyn
A universal relation between intermittency and dissipation within and beyond homogeneous isotropic turbulence
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院）；Institut für Physik und ForWind, Universität Oldenburg（奥尔登堡大学物理与风电研究所）；Univ. Lille, CNRS, ONERA, Arts et Métiers ParisTech, Centrale Lille（里尔大学、法国国家科学研究中心、法国航空国防技术局、巴黎国立高等工艺学院、中央理工学院）
研究揭示了湍流中耗散常数与间歇性因子的反比关系，为理解不同尺度湍流特性提供了新的经验原则。
2026-08-28 physics.flu-dyn
Energy transfer and dissipation in forced isotropic turbulence
从无量纲Kármán-Howarth方程推导出无量纲耗散率$C_{\varepsilon}$的雷诺数依赖性模型，得到$C_{\varepsilon}=C_{\varepsilon, \infty} + C/R_L + O(1/R_L^2)$，其中$R_L$为积分尺度雷诺数。系数$C$和$C_{\varepsilon,\infty}$来自无量纲二阶和三阶结构函数的渐近展开。通过对积分尺度雷诺数高达$R_L=5875$的强迫各向同性湍流的直接数值模拟（DNSs），补充了这一理论工作（$R_λ=435$），用于确定无量纲耗散随雷诺数增加的衰减呈指数值为$n = -1.000\pm 0.009$的幂律$R_L^n$，并且$C_{\varepsilon}$的这种衰减实际上是由于泰勒替代物$U^3/L$的增加。将模型方程与DNS数据拟合，得到$C=18.9\pm 1.3$值和$C_{\varepsilon,\infty} = 0.468 \pm 0.006$无限雷诺数极限下$C_\varepsilon$的渐近值。
2015-04-16 physics.flu-dyn
Dissipation-Range Fluid Turbulence and Thermal Noise
我们重新审视的问题，是否热波动相关的不可压缩流体湍流，并估计规模，它们变得重要。正如Betchov在60多年前的一系列有先见之明的著作中所预测的那样，这个尺度大约等于Kolmogorov长度，尽管它比平均自由程高出几个数量级。这一结果意味着不可压缩纳维-斯托克斯方程的确定性版本不足以描述分子流体中湍流的耗散范围。在此范围内，Landau和Lifschitz的脉动水动力学方程更为合适。特别是，我们的分析意味着，无论是指数衰减的能量谱和远耗散范围的确定性的纳维尔-斯托克斯预测Kraichnan一般将取代高斯热均分尺度略低于柯尔莫哥洛夫长度。在高雷诺数的随机壳模型模拟验证了我们的理论预测，并进一步揭示，惯性范围的不稳定性可以传播到耗散范围内，导致大的波动的均分长度尺度。我们解释了失败的确定性纳维-斯托克斯方程在任何雷诺数的有效性以前的缩放参数，我们提供了一个数学解释和物理理由的波动纳维-斯托克斯方程作为一个“有效场论”有效的一些高波数截止$Λ$以下，而不是作为一个连续随机偏微分方程。在雷诺数约为一百万的最强的湍流激励中观察到的模拟渗透到微米的长度尺度。然而，对于更长的观测时间或更高的雷诺数，更极端的湍流事件可能会导致波动的流体动力学的局部崩溃。
2021-11-17 physics.flu-dyn
Fluctuations of statistics among subregions of a turbulence velocity field
为了研究湍流速度场的子区域，将长时间的网格湍流速度数据记录划分为较小的段。对于每个部分，我们计算统计数据，如能量耗散的平均速率和每个尺度的平均能量。它们的值波动很大，在对数正态分布中至少是一个很好的近似值。每一段在平均能量耗散速率和决定平均能量的平均能量转移速率之间不处于平衡状态。当它们的长度超过相关长度时，这两个速率仍然在段之间相关。此外，平均能量耗散率和平均总能量之间，有一个相关性，其特征是雷诺数为整个记录，这意味着大规模的流动影响的每一个部分。
2008-03-06 physics.flu-dyn
Log-stable law of energy dissipation as a framework of turbulence intermittency
为了描述湍流的小尺度不稳定性，假设在惯性范围内的长度尺度上平滑的能量耗散率的对数的概率密度函数具有自相似性。其结果是Kolmogorov在1941年的经典理论的延伸，即，一个单参数框架，其中对数服从某种稳定分布。的耗散率和两点速度差的标度律。它们与理论约束和观测到的标度律是一致的。还讨论了确定参数值的物理学。
2015-03-06 physics.data-an physics.flu-dyn
Spectral Reconstruction for Under-Resolved Turbulence Measurements Using a Variational Cutoff Dissipation Model
LHEEA lab, CNRS – Centrale Nantes, Nantes Université（大气、能源和水动力研究实验室，法国国家科学研究中心-南特中央理工学院，南特大学）
本文提出一种变分截断耗散模型，用于解决低分辨率湍流测量中湍流动能低估问题，通过硬性能量截断实现频谱重建，提升流体诊断的准确性。
2025-12-21 physics.flu-dyn
Analysis of the Taylor dissipation surrogate in forced isotropic turbulence
本文从Lin方程表示的波数空间能量平衡出发，导出了实空间中受迫各向同性湍流的局部Karman-Howarth方程的一种新形式。这个方程，然后铸造成一个无量纲的形式，从一个组合的分析和数值研究导致我们推导出一个新的模型的尺度无关的无量纲耗散率$\Ceps$，它采取的形式$\Ceps = \Cinf + C_L/R_L$，其中的渐近值$\Cinf$可以从三阶结构函数进行评估。发现这与$\Cinf = 0.47 \pm 0.01$和$C_L= 18.5 \pm 1.3$的数值数据拟合。通过考虑对数尺度上的$\Ceps - \Cinf$，我们表明，$R_L^{-1}$确实是正确的雷诺数行为。该模型与文献中以前的尝试相比，令人鼓舞的协议。的惯性和粘性项，由于有限强迫的尺度依赖性的影响，然后被认为是相互补偿，这样的模型方程是适用于有限强迫系统。此外，我们还表明，自由衰减湍流的情况下，$\Ceps$随雷诺数增加的特征下降是由于\emph{increase}在代理表达式$U^3/L$ ;耗散率被保持恒定的结果，固定的强迫率。对于低雷诺数的数值模拟，采用负阻尼作为能量注入的方法，发现存在一个长时间的非湍流稳定状态。
2013-07-17 physics.flu-dyn
Turbulence and energy dissipation from wave breaking
本研究通过多层数值求解器模拟波浪破碎，发现其主导近表面层湍流生成，提出耗散率通用形状函数，并从全局、谱和湍流三个角度统一分析耗散。
2025-03-04 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Mach-number-dependent dissipative anomaly in isothermal compressible turbulence
Australian National University（澳大利亚国立大学）
该研究通过高分辨率直接数值模拟，发现等温可压缩湍流的耗散异常呈依赖马赫数的双分支特性，虽为耗散异常提供证据，但未明确其强弱属性。
2026-09-04 physics.flu-dyn
Numerical dissipation and the bottleneck effect in simulations of compressible isotropic turbulence
采用分段抛物方法（PPM）模拟了马赫数为$\sim 0.1... 1$的强迫各向同性湍流。状态方程由电子简并流体的费米压力决定。在这些模拟中的耗散是纯数值的起源。对于无量纲的平均耗散率，我们发现的值与已知的结果，主要是不可压缩的湍流模拟。对应于数值耗散率的Smagorinsky长度的计算支持PPM提供隐式亚网格尺度模型的概念。在各种流动实现的湍流能谱中，我们发现了所谓的瓶颈现象，即，最大耗散波数附近的谱函数的平坦化。补偿谱函数中的瓶颈峰的形状与高粘度湍流模拟中发现的形状相当。虽然瓶颈效应大大减少了近惯性长度尺度的范围，我们能够估计柯尔莫哥洛夫常数的值。对于能量注入和耗散平衡的定常湍流，似乎$C\approx 1.7$。然而，一个较小的值被发现在跨音速湍流的情况下，在驱动力中的压缩分量的一个大部分。此外，我们还讨论了与耗散有关的长度尺度，特别是一个有效的数值长度尺度$Δ_{\mathrm{eff}}$，它可以被看作是与PPM相关联的隐式滤波器的特征平滑长度。
2005-03-15 astro-ph physics.flu-dyn
On computing the jump condition of the dissipation rate in the two-equation turbulence models for two-phase flow and application to air-water waves
本文针对两相流两方程湍流模型，推导了界面处湍流频率的跳跃条件，提出以逆湍流面积替代湍流频率进行建模，并通过空气-水波浪破碎实验验证了其准确预测碎波区湍流的能力。
2023-11-27 physics.flu-dyn
Clipping over dissipation in turbulence models
裁剪是指添加一行代码A=min{A，B}以强制变量A保持在当前界限B之下。现象学剪切也发生在湍流模型中，以校正由小尺度区域中的涡动粘性项的作用引起的过度耗散。在这里，我们用2种唯象剪裁策略分析涡粘性模型的能量耗散率。由于在近壁区真实雷诺应力为O（d^2）（d=壁面法向距离），第一种方法是通过剪切湍流粘性来迫使这种近壁特性出现在涡流粘性中。第二个是Escudier早期提出的剪切湍流长度尺度的建议，减少了流动内部过大的数值。分别分析剪切流湍流和盒内湍流（即，周期性边界条件），我们表明，这两个裁剪策略，防止聚集过耗散模型的解决方案。
2021-09-24 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
The role of dissipation in flexural wave turbulence: from experimental spectrum to Kolmogorov-Zakharov spectrum
弱湍流理论已被应用于服从Föppl-Von Kármán动力学方程的弹性薄板中的波。随后的实验表明，理论预测与测量结果之间存在很大差异。动力学方程和弱湍流理论的处理都需要一些限制性的假设。这里的Föppl-Von Kármán方程的直接数值模拟进行和再现定性和定量的实验结果时，实验测量的波的阻尼率$γ_\mathbf{k}= a + bk^2$使用。这证实了Föppl-Von Kármán方程是描述我们实验的有效理论框架。当我们逐步调整耗散，使其在最小尺度上局部化时，我们观察到实验光谱和Kolmogorov-Zakharov预测之间的逐渐过渡。这表明耗散对弱非线性波动湍流定常解的标度性质有重要影响。
2014-05-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Critical Exponents and Universality in Fully Developed Turbulence
用多重分形耗散场模型给出了描述耗散ε标度形式的临界指数σ的详细结构，该结构似乎对完全不同的流体动力学充分发展湍流（FDT）系统表现出有趣的普适性。这一结果似乎也提供了一个一致的框架分类的耗散场到临界，亚临界和超临界的情况下。讨论了这些情况下的FDT问题。
2005-01-19 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Lagrangian Irreversibility and Eulerian Dissipation in Fully-Developed Turbulence
我们在最近结果的背景下重新讨论拉格朗日不可逆性问题[Xu，et al.，PNAS，111，7558（2014）]的飞行坠毁事件在湍流，并显示如何极端事件的欧拉耗散统计与功率波动的跟踪轨迹的统计。令人惊讶的是，我们发现，在激烈的耗散区的粒子轨迹占主导地位的能量增益比能量损失急剧，相反，飞行坠毁，通过压力梯度驱动的起飞现象。我们的结论是合理的分析数据从模拟的三维间歇性湍流，以及从非间歇性抽取流。拉格朗日不可逆性被发现，即使在后者的情况下，其中的耗散率的波动被证明是相对温和的，并遵循概率分布函数与指数尾巴。
2020-04-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Characterization of Numerical Dissipation in Simulations of Magnetohydrodynamic Turbulence
Center for Applied Physics and Technology, HEDPS and SKLNPT, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院，应用物理与技术中心，HEDPS和SKLNPT）；Frontiers Science Center for Nano-optoelectronics, Peking University（北京大学纳米光电前沿科学中心）
提出后验框架直接估计MHD湍流模拟中的数值耗散，揭示其各向异性和谱特性，并给出物理耗散主导的条件。
2026-06-23 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.flu-dyn
Intermittency of Energy Dissipation in Alfvenic Turbulence
我们研究的能量耗散的Alfvenic湍流的粗粒度的能量耗散率的统计，使用直接测量的磁流体动力学湍流的数值模拟和替代测量从太阳风。我们比较结果的对数正态和对数泊松随机级联模型的预测。我们发现，一个很好的近似，对数正态模型描述的概率密度函数的能量耗散在很宽的尺度范围内，但不准确地描述的时刻的标度指数。对数泊松模型更好地描述了各时刻的标度指数，而与概率密度函数的比较并不简单。
2015-12-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Geometry of intensive scalar dissipation events in turbulence
湍流中标量耗散率的最大值以片状形式出现，对应于可能最强烈的标量混合事件。它们的横截面扩展确定了混合过程的局部变化扩散尺度，并扩展了经典的Batchelor图像的一个平均扩散尺度。局部扩散尺度的分布进行了分析，不同的雷诺数和施密特数的快速多尺度技术应用于非常高分辨率的模拟数据。刻度总是在整个Batchelor范围内及以外取值。进一步将它们的分布追溯到流的收缩短时李雅普诺夫指数的分布。
2006-08-24 nlin.CD physics.flu-dyn
On the Dissipation Rate Coefficient in Homogeneous Isotropic Decaying and Forced Turbulence
对各向同性均匀衰减和强迫定常湍流的归一化无量纲von Kármán-Howarth方程进行积分，得到耗散率系数$C_ε=(L ε)/< u^2 >^{3/2}$的表达式，其中$L$表示纵向积分长度尺度，$ε$表示平均耗散率，$< u^2 >$表示纵向速度脉动的平均方差。对于衰减湍流，低雷诺数和高雷诺数极限下$C_ε$的最终精确表达式取决于衰减指数$n$，已知衰减指数取决于湍流产生时的初始速度结构。对$n$的依赖性导致非通用系数。定常受迫情形的表达式取决于受迫机制，因而也不具有普适性。尽管如此，当采用类似的强迫算法时，与衰减湍流情况相比，应预期较低的值和相当少的散射。
2011-08-02 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Sub-Kolmogorov-Scale Fluctuations in Fluid Turbulence
我们与湍流中的速度梯度的间歇性波动的一个整体范围内的局部耗散尺度概括的图片一个单一的平均耗散长度。这些局部耗散尺度作为雷诺数的函数的统计分布是在强迫均匀各向同性湍流的数值模拟中确定的，该数值模拟具有以前从未应用过的光谱分辨率，该光谱分辨率超过标准分辨率至少八倍。尺度分布的核心与理论预测一致。雷诺数的增加导致产生更精细的局部耗散尺度。这与耗散范围内大波数能谱的不太陡峭的衰减一致。最高泰勒微尺度雷诺数R_lambda=107的能谱没有显示出瓶颈。
2007-10-22 nlin.CD physics.flu-dyn
Enhanced Dissipation Rate of Magnetic Field in Striped Pulsar Winds by the Effect of Turbulence
在这封信中，我们报告了波印廷通量主导流（如蟹状星云脉冲星风）激波后区域磁场耗散的湍流加速。我们已经进行了二维电阻相对论磁流体力学模拟的亚音速湍流驱动的Richtmyer-Meshkov不稳定性的波印廷通量占主导地位的流在脉冲星风的冲击波阵面。我们发现，湍流拉伸电流片，这大大提高了磁场的耗散，并且大部分的初始磁场能量在几个涡流翻转时间内耗散。我们还发展了一个简单的解析模型，磁场的湍流耗散与我们的模拟吻合得很好。分析模型表明，即使在小电阻率极限下，耗散率也不依赖于电阻率。我们的发现可能会缓解蟹状星云脉冲星风星云的σ-问题。
2012-06-11 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
