Conditional flow matching for generative modeling of near-wall turbulence with quantified uncertainty
针对近壁湍流重建的不适定问题，提出基于条件流匹配的生成模型，结合SWAG不确定性量化，实现零样本条件生成，优于LSE和CNN，适应稀疏测量并保持物理一致性。
2025-04-20 physics.flu-dyn
Universal dissipation scaling for non-equilibrium turbulence
实验结果表明，非经典的高雷诺数能量耗散行为，$C_ε \equiv εL/u^3 = f(Re_M)/Re_L$，观察到的分形方形网格产生的湍流的衰减过程中也表现在衰减湍流起源于各种规则的网格。对于足够高的总雷诺数$Re_M$、$f(Re_M)\sim Re_M$。
2011-12-20 physics.flu-dyn
The universality class of the transition to turbulence
湍流是自然界中最常见的非平衡现象之一，然而，描述引起湍流的转变仍然是一项难以捉摸的任务。虽然在最近的研究中，已经确定了标志着持续湍流开始的临界点，但无法解释过渡的物理性质。在广泛的实验和计算研究中，我们显示的Couette流的例子，湍流的发生是一个二阶相变，并落入定向渗流普适类。因此，复杂的层流-湍流模式的剪切流中的过渡独特的结果，从最近的邻居的相互作用的湍流域，其特征在于通用的临界指数。更一般地说，我们的研究表明，即使是远离平衡的高维系统，如湍流，在开始时也表现出普适性，这里的集体动力学服从简单的规则。
2015-10-16 physics.flu-dyn
Universal continuous transition to turbulence in a planar shear flow
我们研究了在Waleffe流湍流的发病-由正弦体力驱动的无应力边界之间的平面剪切流。通过截断壁法线表示为四个模式，我们能够模拟系统的大小比任何以前模拟的大一个数量级，从而攻击平面剪切流的普遍性的问题。我们证明了平衡湍流分数从零开始连续增加超过临界雷诺数和湍流结构的统计表现出幂律缩放的（2+1）-D定向渗流普适类。
2017-08-15 physics.flu-dyn
A machine-learned probability distribution in the phase space of turbulent channel flow for synthetic turbulence and flow reconstruction
KU Leuven（荷语鲁汶大学）
研究湍流通道流相空间中机器学习概率分布能否近似物理不变分布，通过训练基于流的生成模型并评估相关属性，经与直接数值模拟比较及应用验证，该分布能很好近似湍流动力系统自然分布，可用于合成湍流和流动重构。
2026-07-21 physics.flu-dyn
Non-Kolmogorov scaling for two-particle relative velocity in two-dimensional inverse energy-cascade turbulence
在这里，我们数值研究的拉格朗日粒子对在二维逆能量级联湍流的相对色散。在Richardson-Obukhov $t^3$相对分离定律的背后，我们发现相对速度的二阶矩具有与基于Kolmogorov唯象理论的预测不同的时间标度指数。结果还表明，相对速度的概率分布函数的时间演化是自相似的。研究结果是通过执行Richardson-Obukhov定律，无论是考虑一个特殊的初始分离或条件抽样。特别是，我们证明了条件采样消除了分离和相对速度的统计的初始分离依赖性。此外，我们证明了条件统计是强大的，相对于所涉及的参数的变化，以及从采样中删除的对的数量减少时，雷诺数的增加。我们还讨论了作为条件抽样的结果获得的见解。
2020-04-13 physics.flu-dyn
On the universality of small scale turbulence
本文对雷诺数（Re）在8500 ~ 10^6范围内变化的低温自由射流中的一组测量结果，研究了小尺度湍流的普遍性。传统的用结构函数或概率密度函数分析速度增量统计量的方法被一种基于随机马尔可夫过程理论的新方法所取代。它通过在几个尺度上找到速度增量的联合概率来获得更完整的表征。基于这种更精确的方法，我们的结果对普遍性的概念提出了质疑。
2001-09-20 physics.flu-dyn
Universal profile of the vortex condensate in two-dimensional turbulence
在受限的二维周期域中的逆湍流叶栅导致了凝结物的产生--一对相干的系统尺寸的涡。我们进行了大量的数值模拟，并进行详细的理论分析的基础上的湍流波动和平均相干凝聚（涡）之间的动量和能量交换。理论预测的涡廓线和振幅与数值计算结果吻合较好。
2014-06-05 physics.flu-dyn
Universality at the onset of turbulence in shear flows
剪切流中从静止层流到强烈波动湍流动力学的不稳定转变尽管有其实际的重要性和一个多世纪的深入研究，但仍然知之甚少。由于缺乏线性不稳定机制，以及在极长的寿命后可能发生的湍流灾难性崩溃，对转变过程的理论理解变得复杂。在三种不同的几何形状：管道，管道和槽道流动中，实验研究了接近发病的湍流。从湍流到层流的反向转变被观察到是剪切流的一般特征。在稍高的流速下发现一个临界点，其中流动的性质突然改变为扩展湍流的一般情况。与此相变的临界指数被发现是普遍的。这证实了20多年前基于流体湍流和统计物理学中离散模型之间的类比而提出的一个猜想。
2010-01-14 physics.flu-dyn
On the velocity distribution in homogeneous isotropic turbulence: correlations and deviations from Gaussianity
本文研究了三维稳态和衰减均匀各向同性湍流中速度的单点概率密度函数。为此，我们应用的统计框架的Lundal-Monin-Novikov层次结构与条件平均相结合，确定的数量，确定的概率密度函数的形状。在这个框架中，能量耗散率、速度扩散和相对于速度的压力梯度的条件平均值起关键作用。纳维-斯托克斯方程的直接数值模拟用于补充理论结果和评估偏离高斯性。
2011-07-01 physics.flu-dyn
Emergence of universal scaling in isotropic turbulence
本文通过高分辨率直接数值模拟表明，各向同性湍流导数统计中的普适幂律在微尺度雷诺数约10时即涌现，并确认横向速度梯度比纵向更具间歇性。
2023-03-30 physics.flu-dyn
Universal energy cascade in critically balanced homogeneous ferrofluid turbulence
本文利用精确关系研究临界平衡铁磁流体湍流的能量级串，揭示动能与总能级串随磁场增强而分化，但其普适的尺度无关性保持不变。
2024-12-08 physics.flu-dyn
Intermittency in the Enstrophy Cascade of Two-dimensional Fully-developed Turbulence: Universal Features
间歇性（外部诱导）的二维（2D）涡度拟能级联被证明是能够维持一个有限的涡度拟能与涡度守恒异常。充分发展湍流（FDT）中三维能量级联和二维涡度拟能级联的间歇性机制似乎具有一些普遍的特征。利用多重分形模型中奇异谱f（a）的抛物线轮廓近似（PPA），并将其推广到适当的微尺度区域，以显示这些特征。PPA还示出提供，不同于通用的多重分形模型，在这些FDT的情况下，流量可变梯度的概率分布函数（PDF）的分析计算，并描述互补的均匀分形模型所提供的不透明度校正。
2007-02-28 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
Strong Universality in Forced and Decaying Turbulence
湍流普适性的弱形式是指$n$阶结构函数的标度指数与强迫统计无关。强版本包括各向同性部门的结构函数的系数的普遍性，一旦归一化的平均能通量。我们证明了湍流的壳模型对强迫湍流和衰减湍流都具有很强的普适性。指数{ \em}和归一化系数在衰减湍流中与时间无关，在强迫湍流中与强迫无关，并且对于衰减和强迫湍流相等。我们推测，这也是Navier-Stokes湍流的情况。
2003-02-18 nlin.CD physics.flu-dyn
Couette flow turbulence reduction by the flow spanwise reflection symmetry breaking: On the universality of the control strategy
本文通过直接数值模拟验证近壁弱体积强迫打破展向反射对称的 Couette 流湍流控制策略，证明其在多个 Reynolds 数和强迫位置下可普适降低湍动能产生 30–40%。
2024-02-29 physics.flu-dyn
Universal flapping states of elastic fibers in modulated turbulence
我们研究了充分发展的湍流和浸没的柔性纤维系综之间的完全耦合动力学。我们在很大的参数范围内改变悬浮液的浓度、机械性能和纤维的长度。对于所有的配置，纤维动力学落在只有两种可能的动力学状态：（i）纤维表现出其自然响应的流动迫使或（ii）其运动完全符合流体动力学的时间尺度的湍流。这种情况既适用于稀释条件，其中载体流不受流体-结构相互作用的影响，也适用于流动因浸没物体的存在而显著改变的情况。这种反作用效应可以用悬浮液的质量分数进行宏观建模。我们的结果可以很容易地扩展到任何弹性物体与流体湍流相互作用。
2021-08-21 physics.flu-dyn
Universality and scaling in compressible turbulence
湍流在自然界和工程中普遍存在，包括在大范围的空间和时间尺度上的波动。虽然在热力学变量的波动流动是更常见的，少得多的是知道这些流动比不可压缩的对应物，其中热力学是从流体动力学解耦。在后者的研究中的一个关键因素一直是普遍的标度律的概念，它提供了基本的，以及这些复杂系统的时空行为的实际信息。这种成功的部分原因是依赖于一个单一的无量纲参数，即雷诺数。另一方面，可压缩流中的普适性被证明是更难以捉摸的，因为没有发现统一的参数集来产生普适的标度律。这严重限制了我们对这些流动的理解和成功开发理论上合理的模型。使用结果在特定的渐近极限的控制方程，我们表明，普遍的缩放确实观察到当一组的控制参数扩展到包括内部产生的湍流的驱动机制，产生的结果的尺度。分析表明，为什么以前的标度律在一般情况下失败，并开辟了新的场地，以确定感兴趣的物理过程，并创建所需的模拟湍流在现实条件下的湍流模型。我们支持我们的结果与一个新的高分辨率的直接数值模拟的大规模数据库，以及文献中的所有数据。在寻找普遍的功能，我们建议类捆绑在新的参数空间中的流的演变。利用已有的数据，我们还估计了由重整化群理论和统计力学独立预言的一个极限渐近区。
2019-07-18 physics.flu-dyn
Bayesian Conditional Diffusion Models for Versatile Spatiotemporal Turbulence Generation
University of Notre Dame（圣母大学）；Harvard University（哈佛大学）；Tufts University（塔夫茨大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
提出贝叶斯条件扩散模型，统一无条件与条件采样，实现多用途时空湍流生成，支持长序列自回归采样，无需重训练，实验验证了从URANS合成LES、整体生成壁湍流及超分辨率生成高速边界层流动的能力。
2023-11-14 cs.LG physics.flu-dyn
A Geometric Foundation for the Universal Laws of Turbulence
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；University of Michigan（密歇根大学）
本文提出基于几何方法的湍流理论框架，通过随机示踪剂和Schrödinger Bridge原理推导出Kolmogorov尺度和壁面定律，揭示湍流尺度律的物理基础。
2025-12-03 physics.flu-dyn
Generalized Scaling of the Turbulence Structure in Wall-Bounded Flows
该研究揭示了壁面约束流动中雷诺应力梯度空间的普适标度，并扩展至可压缩流动，同时发现了平均速度剖面的积分标度。
2024-07-17 physics.flu-dyn
Non-universal behaviour of helical two-dimensional three-component turbulence
二维三分量（2D 3C）流的动力学与描述强旋转流和/或具有强平均磁场的导电流体的长时间演化有关。我们发现，在存在一个强大的螺旋强迫，平面外的分量不再表现为一个被动的平流量，并开发一个非平凡的动态，深刻地改变了其大尺度的属性。我们表明，一个小规模的螺旋度注入相关的输入上的2D组件与一个平面外组件。结果，第三组分产生非平凡的能量转移。后者是介导的同手性三元组，确认强大的3D性质的领先的动力学相互作用。总之，我们表明，在2D 3C流的平面外分量享有强大的非普适属性作为小尺度强迫的镜像对称程度的函数。
2018-01-18 physics.flu-dyn
Scaling of conditional Lagrangian time correlation functions of velocity and pressure gradient magnitudes in isotropic turbulence
通过量化各向同性湍流中速度梯度和压力梯度的关联函数及其特征时间尺度，研究了它们的拉格朗日统计量。已经发现，拉格朗日时间相关的速度和压力梯度张量和矢量元素的规模与本地定义的Kolmogorov时间尺度，定义从箱平均耗散率和粘度。在这项工作中，我们研究的拉格朗日时间相关的速度和压力梯度的绝对值。我们探索适当的时间尺度，目的是实现崩溃的关联函数。本研究中使用的数据是从网络服务可访问的公共湍流数据库（http：//www.example.com）中采样的。turbulence.pha.jhu.edu该数据库存档了泰勒尺度雷诺数为433的强迫各向同性湍流的伪谱直接数值模拟，并支持数据库内部的空间微分和空间/时间插值。分析表明，绝对值的自相关的时间演变不是由当地的Kolmogorov时间尺度，而是由当地的涡旋翻转时间尺度。然而，相当大的散射仍然存在，并且似乎只有在引入$(r/L)^χ$形式的进一步（不均匀性）校正因子后才减少，其中$L$是湍流积分尺度。指数$χ$因变量而异。然而，对于绝对值的关联函数的崩溃不如对于更快速衰减的应变率张量元素关联函数观察到的崩溃令人满意。
2009-12-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Experimental investigation of the turbulence induced by a bubble swarm rising within an incident turbulence
本文报道了在均匀各向同性湍流中，在高雷诺数下上升的均匀气泡群的流动特性的实验表征。气泡注入前载流的气体体积分数α和速度波动分别在0% <α < 0.93%和2.3 cm/s < urms < 5.5 cm/s范围内变化。所谓的气泡参数用于比较由气泡产生的动能与由入射湍流产生的动能的比率，并且在0到1.3之间变化。有条件的测量气泡在垂直方向上的下游的速度场，使我们能够解开三个区域，具有特定的统计特性，即主唤醒，二次唤醒和远场。虽然在初级尾流的波动类似于一个单一的气泡在静止的液体中上升，在远场的速度波动的统计遵循高斯分布，类似于均匀和各向同性的湍流在最大尺度上产生的一个。在二次尾流区，速度波动的条件概率密度函数（pdf）是不对称的，并显示出指数尾的正波动和高斯一个负波动。因此，总搅拌的结果从这三个贡献的组合，并主要取决于气泡参数。
2017-06-08 physics.flu-dyn
Universal scaling regimes in rotating fluid turbulence
我们分析的标度特性的能量谱在充分发展的不可压缩的湍流在强制，旋转流体在三维（3D），这被认为是其特征在于在惯性范围内的通用标度指数。为了阐明标度制度，我们建立了一个由大规模的外力驱动的旋转流体的三维纳维-斯托克斯方程的标度分析。我们使用标度参数来提取标度指数，它描述了能量谱的不同标度区域。我们推测在我们的标度理论的三维旋转湍流的二维化的有趣的可能性。我们的结果可以在大规模的模拟和相关的实验室为基础的实验进行测试。
2022-12-01 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Velocity statistics inside coherent vortices generated by the inverse cascade of $2d$ turbulence
本文分析了有限箱中二维（$2d$）湍流中由于逆叶栅而产生的相干涡内的速度脉动。正如我们在\cite{16KL}中所证明的，在\cite{14LBFKL}中建立的通用速度剖面对应于流动波动的被动状态。利用该性质可以计算普适区域中速度涨落的关联函数。我们目前的计算结果表明，一个非平凡的缩放的结构功能。此外，计算还揭示了结构函数的强各向异性。
2016-09-04 physics.flu-dyn
Cosmic rays density fluctuations with turbulence universal spectrum -8/3
Obukhov Institute of Atmospheric Physics RAS（俄罗斯科学院奥布霍夫大气物理研究所）
基于可压缩湍流解析理论与CR动力学双流体模型，研究获得CR密度涨落的湍流普适标度律-8/3，揭示其起源与CR介质非线性简单波在拉莫尔半径尺度附近破裂相关。
2026-10-12 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Conditional statistics of supersonic turbulent boundary layer in the intermittent region
采用直接数值模拟方法研究了超声速湍流边界层间歇区的湍流统计特性。最近，Kwon等人（2016）已经表明，这种间歇性行为（由界面分离的湍流和非湍流共存组成）在使用传统的雷诺分解分析数据时可能会导致危险。在这里，我们将湍流/非湍流界面的研究扩展到超音速状态，并报告界面条件下的湍流统计。我们发现，传统的雷诺/法弗尔分解污染的雷诺应力和热统计的数学假象。我们的条件统计提供了直接的证据，湍流具有正的雷诺切应力无处不在，而非湍流进行零雷诺切应力。湍流和非湍流的热统计在间歇区表现出相反的趋势，这种差异可以追溯到由普朗特数引起的总温度的变化。
2017-10-03 physics.flu-dyn
A Universal Fractional Model of Wall-Turbulence
壁面约束湍流的建模仍然是经典物理学中的一个未解决的问题，在过去的几十年中，除了所谓的“对数定律”之外，只取得了有限的进展，“对数定律”只描述了壁面约束湍流的中间区域，即，半径为$R$的管道中的$30-50 y^+ \text{ to } 0.1-0.2 R^+$（以壁为单位）。在这里，我们提出了一个全新的方法，基于分数阶微积分模型的{ \em整个}平均速度剖面从壁的管道的中心线。具体来说，我们表示雷诺应力与{ \em可变阶数}的非局部分数阶导数，其随离壁的距离衰减。令人惊讶的是，我们发现这个可变分数阶对于所有雷诺数和三种不同的流动类型都具有通用形式，即，槽流、库埃特流和管流。我们首先使用现有的数据库从直接数值模拟（DNS）学习的可变分数阶函数，随后，我们测试它对其他DNS数据和实验测量，包括普林斯顿的超级管道实验。两者合计，我们的研究结果揭示了连续和衰减的变化率的湍流扩散的墙壁，以及强烈的非局部性的湍流相互作用，加强远离墙壁。
2018-08-26 physics.flu-dyn
Universal turbulence scaling law -8/3 at fusion implosion
对聚变内爆停滞阶段前湍流区的已知模拟结果作了新的解释。为此目的，使用了作者用标度律-8/3得到的通用湍流能谱，它对应于可压缩介质动力学的一维欧拉方程的精确解。指出在聚变内爆的这一阶段，在惯性尺度下，可压缩湍流的标度律为-8/3比Kolmogorov谱的标度律为-5/3更有意义。本文讨论了湍流中各向异性谱-8/3的产生机理，它与激波阵面后介质旋转的流体动力学不稳定性有关。
2022-03-16 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Kubo Combinatorics for Turbulence Scaling Laws
我们提出了一个扩展Kolmogorov的完善的相似性假设的普遍充分发展的湍流。扩展在Z中应用。她和E。惯性距离标度的莱维克多重分形模型及其推广。我们的修改纠正了一个明显的差距之间的隐式连续的长度尺度在Obukhov的湍流能量级联的概念，和来自Kolmogorov的精致的相似性假设，缺乏无限可分性的标度律模型。的发展具有普遍的充分发展的湍流，一个国家，我们明确描述的速度波动和平均能量耗散在所有订单之间的耦合。这种描述是独特的，并导致重新参数化的She-Leveque模型，保留其原始的预测，是无限可分的。
2021-10-10 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
Universal scaling laws of boundary-driven turbulence
本研究揭示了边界驱动湍流核心区存在新的1和-2标度律（替代2/3和-5/3律）并保持4/5律不变，发展了唯象框架与概率分布模型，给出了适用于各阶速度结构函数的完整标度指数集，经直接数值模拟与实验数据验证。
2025-04-07 physics.flu-dyn
Universal coherent structures of elastic turbulence in straight channel with viscoelastic fluid flow
在本研究中，我们研究了在直的二维通道粘弹性流体流动的流动结构和弹性湍流的性质，并测试了早期的观察。我们发现了条纹和流向涡共存的弱不稳定相干结构（CS）的自组织循环过程，前者被Kelvin-Helmholtz不稳定性破坏，导致混沌结构。该序列周期性地重复自身，导致随机稳态。这种自持过程（SSP）非常类似于一个理论和实验研究的牛顿湍流在直槽流。意想不到的新成分是弹性波的观测，这发现是关键的存在的CS和SSP生成由于能量泵从大到小的尺度之前急剧的幂律衰减的弹性湍流能谱。研究结果表明，在弹性流体和牛顿流体的线性稳定平面剪切流动中，CSs通过自组织循环（SSP）向湍流过渡的普遍性。
2020-09-25 physics.app-ph physics.flu-dyn
Phase transition to turbulence via moving fronts
本文通过平面库埃特流数值实验消除离散结构，发现湍流经移动前沿增殖并自发层流化衰减，并将其映射到随机单变量系统，揭示湍流涨落水平决定相变类型及其对有向逾渗普适性的归属。
2024-07-02 physics.flu-dyn
Universal mean velocity profile in polymeric flows at maximum drag reduction
研究利用直接数值模拟揭示最大减阻状态下壁面法向动能通量受抑、聚合物维持速度脉动的机制，并推导与实验相符、不依赖壁面湍流特征量的通用平均速度剖面。
2025-03-17 physics.flu-dyn
Lagrangian Structure Functions in Turbulence: Scaling Exponents and Universality
本文介绍了欧拉结构函数渐近标度指数（$Re\to \infty$）的研究方法（J. Schumacher et al，New. J. of Physics { \bf 9}，89（2007））被推广到湍流中的拉格朗日结构函数的研究。新的“桥接关系”的基础上推导出的波动，时刻顺序依赖的耗散时间$τ_{η,n}$的表达，使我们能够计算的拉格朗日速度差$S_{n,L}(τ)=\bar{(u(t+τ)-u(t))^{n}}\propto τ^{κ_{n}}$的时刻的标度指数（$κ_{n}$）与实验和数值数据吻合得很好。
2009-11-25 nlin.CD physics.flu-dyn
Universal Distribution of Centers and Saddles in Two-Dimensional Turbulence
利用电磁强迫肥皂膜研究了二维湍流局部拓扑的统计特性。不可压缩二维流动的局部拓扑由雅可比行列式Λ（x，y）=（ω^2 - σ^2）/4表征，其中ω（x，y）是局部涡量，σ（x，y）是局部应变率。对于不同外力配置驱动的湍流，当用湍流强度重新标度时，发现P（Λ）是一个普适函数。一个简单的模型，符合测量的函数形式的P（Λ）的流函数，随机场，是使用的假设，构造。
2000-12-20 cond-mat physics.flu-dyn
Sub-grid scale model classification and blending through deep learning
在这篇文章中，我们详细介绍了使用机器学习的时空动态湍流模型分类和杂交的大涡模拟（LES）的湍流。我们的预测框架是围绕确定当地的条件概率湍流模型，有不同的基本假设。作为这种学习的第一个部署，我们将计算网格上的一个点分类为需要功能假设、结构假设或根本不需要建模的点。这确保了根据\emph{a priori}知识指定适当的模型，并且在特定的流计算中获得模型特性的有效平衡。此外，我们还利用相同的机器学习的条件概率预测来混合湍流模型以用于另一混合闭合。我们的测试情况下，这一概念的演示是由Kraichnan湍流表现出强烈的相互作用的拟能和能量级联的波数域。我们的研究结果表明，所提出的方法导致强大的和稳定的关闭，并可能被用来结合各种模型的优势，复杂的流动现象预测。
2019-02-06 physics.flu-dyn
The Universality of Dynamic Multiscaling in Homogeneous, Isotropic Turbulence
我们系统地研究了被动标量和流体湍流的不同模型中的时变结构函数的动态多尺度性。我们表明，通过适当的归一化这些结构函数，我们可以消除它们的依赖于我们开始测量的时间的起源，这些归一化的结构函数产生相同的线性桥关系，涉及统计稳定湍流的动态多尺度和等时指数。我们分析表明，无论是被动标量湍流Kraichnan模型和它的壳模型模拟，和数值计算，流体湍流的GOY壳模型和被动标量湍流的壳模型，这些指数和桥梁关系是相同的统计稳定和衰减湍流。因此，我们为动态普遍性提供了强有力的证据，即，动态多尺度指数不依赖于湍流是衰减还是统计稳定。
2007-10-30 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Conditional neural field for spatial dimension reduction of turbulence data: a comparison study
Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering, Cornell University（科尼尔大学机械与航空航天工程学院）；Department of Aerospace and Mechanical Engineering, University of Notre Dame（诺特难大学航空航天与机械工程系）
本研究针对湍流数据空间降维问题，对比了三种条件机制的条件神经场与传统方法，提出域分解CNF，明确了不同场景下的最优方案，为湍流压缩重建的方法选择提供了物理感知的严谨依据。
2025-10-29 cs.LG physics.flu-dyn
Universal small-scale structure in turbulence driven by magnetorotational instability
在许多天体物理等离子体中，湍流的间歇性小尺度结构控制着能量耗散，并且通常被认为对足够大的系统具有普适性。在这项工作中，我们认为，小尺度湍流在吸积盘是普遍的，在这个意义上，它是不敏感的磁旋转不稳定性（MRI）和背景剪切，因此，在小尺度上与标准的均匀磁流体动力学（MHD）湍流难以区分。本文研究了剪切盒中磁共振驱动的不可压缩MHD湍流的电流密度、涡量和能量耗散的不稳定性。我们发现，模拟表现出类似程度的不稳定性，在标准的MHD湍流。我们对间歇性耗散结构进行了统计分析，发现能量耗散集中在薄片状结构中，这种结构跨越了大范围的尺度，直到盒子的大小。我们发现，这些结构表现出惊人的相似的统计特性，在标准的MHD湍流。此外，这些结构以大约17.5度的特征倾斜在环形方向上取向，这意味着在该方向上的有效引导场。
2017-02-09 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Universal energy cascade in homogeneous binary fluid turbulence: A direct comparison of different exact relations
本研究通过直接数值模拟比较三种精确关系，证实均匀二元流体湍流中存在 Kolmogorov 式普适能量级联，且不同公式给出的级联率一致，并发现散度形式通量率在域尺寸处相交。
2025-03-27 physics.flu-dyn
Universality and Non-Universality in Distributed Nuclear Burning in Homogeneous Isotropic Turbulence
核燃烧在许多天体物理的恒星瞬变过程中扮演着重要的角色，包括热核、对不稳定性、核心坍缩超新星、千新星和超新星。湍流现在被理解为在这些天体物理瞬变中也起着关键作用。在这里，我们表明，湍流核燃烧可能会导致大的增强以上的均匀背景燃烧速率，因为湍流耗散引起的温度波动，在一般情况下，核燃烧速率是高度敏感的温度。我们推导出的结果的湍流增强的核燃速的强湍流的影响下，在均匀各向同性湍流的分布燃烧制度，使用概率分布函数（PDF）的方法。我们证明了在弱湍流极限下，湍流增强服从一个普适的标度律。我们进一步证明，对于广泛的关键核反应，如C $^{12}$（O $^{16}$，$α$）镁$^{24}$和三重$α$，即使是相对温和的温度波动，百分之十的顺序，可以导致1 - 3个数量级的湍流核燃烧速率的增强。我们验证了预测的湍流增强直接对数值模拟，并发现非常好的协议。我们还提出了一个估计的湍流爆轰起始的发病，并讨论了我们的研究结果的恒星瞬态建模的影响。
2020-02-05 astro-ph.SR nucl-th physics.flu-dyn
Generalized Batchelor functions of isotropic turbulence
我们推广了Batchelor的参数化的自相关函数的各向同性湍流的形式，涉及产品的扩展与多个小尺度。与通常的Batchelor函数相比，这种方法获得的更丰富的小尺度结构是必要的，从而使相关的能谱在普适平衡范围内更好地逼近实际谱。我们建议，广义函数提供了一个近似的任意精度的各向同性湍流的实际频谱在普遍的平衡范围。精确度取决于可确定的高阶矩的数量，并反映在所涉及的小尺度的数量上。的广义函数的能量谱推导，并为两个小尺度的情况下进行了比较，从高分辨率的直接数值模拟的数据。我们表明，补偿谱（说明瓶颈效应）和耗散谱封装良好，按照我们的建议。
2015-01-11 physics.flu-dyn
Universal Critical Behavior at a Phase Transition to Quantum Turbulence
湍流是一种最典型的系统被驱离平衡的现象。虽然湍流主要是用经典流体如水来研究的，但现在相当多的注意力被吸引到量子湍流（QT），在量子流体如超流氦和玻色-爱因斯坦凝聚体中观察到。QT的一个显著特征是它由量子涡旋组成，通过量子涡旋，湍流环流被量子化。然而，在强强迫下，发展的经典湍流的特征性质，如柯尔莫哥洛夫定律也已在QT中确定。在这里，我们研究弱强迫的相反极限，即，QT的发病，数值计算，并找到另一套普遍的标度律已知的经典非平衡系统。具体来说，我们表明，过渡属于定向渗流普适类，已知产生一般在过渡到吸收状态，包括过渡到经典的剪切流湍流后，最近的研究。我们认为量子涡旋在我们的发现中起着重要的作用。
2016-09-06 cond-mat.other cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Modeling the pressure Hessian and viscous Laplacian in Turbulence: comparisons with DNS and implications on velocity gradient dynamics
在湍流中沿拉格朗日轨迹模拟速度梯度张量A需要闭合A的压力Hessian和粘性Laplacian。基于欧拉-拉格朗日变量变化和所谓的近期流体变形闭合，最近提出了这样的模型。结果表明，由此产生的随机模型再现了湍流的许多几何和异常标度特性。在这项工作中，模型预测和直接数值模拟（DNS）数据之间的直接比较。首先，用应变偏度、涡度拟能产生、能量传递和涡度排列的条件平均值描述了A的统计特性，条件是A的不变量。这些有条件的平均量被发现准确地描述的随机模型。更详细的比较，直接集中在封闭中建模的条款。具体而言，与压力Hessian和粘性Laplacian相关的条件统计量从模型中测量，并与DNS进行比较。良好的协议被发现在应变为主的地区。然而，与旋转主导区域相关的压力Hessian的一些特征不能被模型准确地再现。几何性质，如涡度对准相对于主轴的压力海森大多预测良好。特别是，该模型预测的特征向量的应变率也将是一个特征向量的压力海森，根据欧拉方程的基本属性。分析确定在什么条件下的欧拉-拉格朗日变量的变化与最近的流体变形关闭工作良好，并在流动状态，它需要进一步改进。
2008-11-11 physics.flu-dyn
Intermittency and non-universality of pair dispersion in isothermal compressible turbulence
University of Oxford（牛津大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
研究等温可压缩湍流中偶极子散射的间歇性和非普遍性，发现倍增时间标度指数依赖马赫数和多分形模型，而减半时间标度指数则普遍且独立于搅拌性质。
2026-02-12 physics.flu-dyn
Qian Jian and His Contribution to Small-Scale Turbulence Studies
中国理论物理学家和流体力学家钱健把他科学生涯的后半部分都奉献给了对小尺度湍流的物理理解，而把其他一切都排除在外。基于刘维（1853）方程和非平衡态统计力学的微扰变分方法，钱学森发展了他自己的小尺度湍流统计理论，该理论与柯尔莫哥洛夫-奥布霍夫能谱兼容。他的小尺度湍流统计理论在数学上和物理上都是有效的，成功地导致了他对以下问题的贡献：（i）湍流的闭合问题;（ii）一维湍流;（iii）二维湍流;（iv）湍流被动标量场;（v）湍流的级联模型;（vi）湍流的普遍平衡范围;（vii）颠簸现象的简单模型;（vii）湍流的基本理论。（viii）湍流的普适常数;（ix）湍流的不稳定性;也许最重要的是（x）泰勒微尺度雷诺数对有限Re湍流惯性范围宽度和速度结构函数标度指数的影响。特别地，钱发现当Re小于2000时惯性范围不存在。与流行的非线性模型相反，他发现当Re接近无穷大时，正常标度在真实的柯尔莫哥洛夫惯性范围内是有效的，而实验中观察到的异常标度反映了有限的Re效应。然后，他提出了修正著名的柯尔莫哥洛夫（1941年c）方程，并获得有限的Re效应方程或柯尔莫哥洛夫-诺维科夫-钱方程。他还独立地推导出了有限Re效应的衰减规律。钱指导我们沿着正确的道路前进，以提高对小尺度湍流的理解及其问题的解决方案。
2021-01-02 physics.flu-dyn
Universality and Scaling Behaviour of Injected Power in Elastic Turbulence in Worm-like Micellar Gel
研究了表面活性剂CTAT形成的蠕虫状胶束凝胶的Taylor-Couette流的空间平均全局注入功率涨落的统计特性。在足够高的魏森伯格数（Wi）下，剪切速率以及因此在恒定施加应力下的注入功率p（t）显示出随时间的大的不规则波动。p（t）的概率分布函数（pdf）的性质及其功率谱的幂律衰减与最近聚合物溶液弹性湍流研究中观察到的非常相似。值得注意的是，这些非高斯pdf可以很好地描述了一个普遍的大偏差函数形式所给出的广义Gumbel（GG）分布的背景下观察到的空间平均的全球措施在不同类别的高度相关的系统。我们表明，在现场流变学和偏振光散射实验，在弹性湍流制度的流动是空间平滑的，但随机的时间，与最近的假设弹性湍流。
2016-12-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Universal statistics of density of inertial particles sedimenting in turbulence
本文用小的流体粒子加速度与重力加速度之比$Fr$来求解Navier-Stokes湍流中惯性粒子的空间分布问题。粒子由线性阻力驱动并具有任意惯性。我们证明了与颗粒的尺寸或密度无关，颗粒分布在分形集上，其对数正态统计量完全由Kaplan-Yorke维数$D_{KY}$确定。当惯性不小时，$D_{KY}$与湍流谱积分乘以波数与$g$之比成正比。该比率与颗粒的性质无关，使得颗粒集中于具有普遍的、与颗粒无关的统计的分形。我们发现李雅普诺夫指数和确认预测数字。所考虑的情况包括云中水滴的典型情况。
2014-10-30 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
A Universal Transition to Turbulence in Channel Flow
通过槽道流实验发现湍流转变的临界行为，测量四个临界指数、普适标度函数和标度关系，证明其属于(2+1)维有向逾渗普适类。
2015-10-27 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Intermittency, fluctuations and maximal chaos in an emergent universal state of active turbulence
本文研究低雷诺数活性悬浮液流体力学模型，发现在超过临界活性时会涌现具有普适谱标度和间歇性涨落的渐近态，该状态类似于高雷诺数惯性湍流，且极大混沌态与该相变密切相关。
2022-07-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.bio-ph
Guided Unconditional and Conditional Generative Models for Super-Resolution and Inference of Quasi-Geostrophic Turbulence
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院机械工程系）；Center for Computational Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院计算科学与工程中心）
本文提出引导的生成模型用于从稀疏观测中推断准地转湍流，比较了无条件和条件模型在超分辨率和湍流统计中的表现，揭示了模型在实现难度、精度和一致性间的权衡。
2026-06-29 cs.LG physics.ao-ph physics.flu-dyn
