Supersonic turbulence and structure of interstellar molecular clouds
星际介质（ISM）为研究高超声速、驱动流体动力学湍流提供了一个独特的实验室。我们提出了这样的湍流理论，通过数值模拟来证实它，并使用结果来解释星际分子云的观测特性，恒星诞生的区域。
2002-03-25 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Laboratory observation of internal gravity wave turbulence in a three-dimensional, large-scale facility
本文在大型三维线性分层流体设施中实验观测内重力波湍流，验证能量连续谱、色散关系及 k^{-3} 幂律，为弱非线性波湍流理论提供证据。
2025-08-27 physics.flu-dyn
Angular momentum transport and turbulence in laboratory models of Keplerian flows
我们目前的角动量输运（扭矩）测量在最近的两个实验研究的湍流之间的独立旋转的圆柱。除了这些研究，我们重新分析以前的扭矩测量，以扩大实验泰勒-库埃特流的控制参数的范围。我们发现，扭矩可以被描述为仅依赖于雷诺数的功能，它描述了湍流驱动强度，和旋转数，其特征在于全球旋转的影响的产品。对于一个给定的雷诺数，全球角动量输运开普勒样的流动剖面是约14%的最大可实现的传输速率。我们估计，这种水平的运输将产生一个吸积率$\dot{M}/\dot{M_0} \sim 10^{-3}$在天体物理磁盘。我们认为，这种水平的运输从流体力学本身可能是显着的。
2011-11-29 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Homogeneity and isotropy in a laboratory turbulent flow
我们提出了一种新的设计，搅拌槽，迫使由两个平行的平面阵列的随机致动的合成射流。这种布置在高雷诺数和低平均流量下产生湍流。最重要的是，它表现出一个区域的3D均匀各向同性湍流，是显着大于积分的长度尺度。这些功能是必要的，使实验室测量湍流悬浮液。我们使用定量成像，以确认各向同性在大，小，和中等规模的检查一-和两-点统计在坦克中心。然后，我们重复这些相同的测量，以确认在罐中心测量的值在大的均匀区域内是恒定的。在垂直于对称平面的方向上，我们的测量表明，均匀区域延伸至少两倍的积分长度尺度$L=9.5$ cm。在平行于对称平面的方向上，该区域至少是整体长度尺度的四倍，并且在该方向上的范围仅受罐的尺寸限制。在均匀的各向同性区域内，我们测量的湍流动能为$6.07 \times 10^{-4} $ m $^2$ s $^{-2}$，耗散率为$4.65 \times 10^{-5} $ m $^2$ s $^{-3}$，泰勒尺度雷诺数为$R_λ=334$。该水箱的大均匀区域，结合其高雷诺数和非常低的平均流量，提供了最好的近似均匀各向同性湍流实现在实验室流动的日期。这些特性使搅拌槽成为研究湍流和湍流悬浮液基本动力学的最佳设备。
2013-09-09 physics.flu-dyn
Observation of gravity-capillary wave turbulence
本文报道了在水银表面上重力与毛细波湍流之间的交叉现象。湍流波高的概率密度函数被发现是不对称的，因此非高斯。表面波高度在两个区域都呈现幂律谱。在毛细管区，指数与弱湍流理论相当一致。在重力区，它取决于强迫参数。这可能与容器的有限尺寸有关。此外，这些谱的标度与平均能量通量的发现不同意弱湍流理论的两个制度。
2007-03-07 cond-mat.other nlin.CD physics.class-ph
MHD dynamo in swirling turbulence: from deterministic to helical distributed chaos
利用实验室实验、直接数值模拟、地磁和太阳观测的结果表明，即使在全球螺旋度为零的情况下，螺旋度分布的高矩也可以支配旋转湍流中磁流体动力发电机产生的磁场的功率谱。螺旋分布混沌的概念已被用于这一目的。
2021-12-28 physics.flu-dyn
Relative dispersion and eddy diffusivity in laboratory experiments of $β$-plane turbulence
University of St Andrews（圣安德鲁斯大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Aix Marseille Univ, CNRS, Centrale Med, IRPHE（艾克斯-马赛大学、法国国家科学研究中心、中央马赛学院、IRPHE）；Department of Geosciences, University of Oslo（奥斯陆大学地球科学系）
该研究给出纬向地转流态下快速旋转湍流中相对扩散和湍流扩散的首次实验测量，通过合成拉格朗日轨迹计算相关统计量，揭示了不同区域转变，还能据此测量湍能耗散率和湍流扩散率，测量结果与相关理论大致相符。
2026-07-14 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
3-wave and 4-wave interactions in gravity wave turbulence
弱湍流理论是一个统计框架来描述一个大的非线性相互作用的波系综。这种系统的典型例子是由相互作用的表面重力波组成的海洋表面。在这里，我们描述了一个实验室实验，致力于探测湍流重力波的统计特性。在Coriolis实验装置（直径13 m的圆形波浪水槽）中，利用楔形造波器激发1 Hz的重力波，建立了各向同性的相互作用重力波态。我们实现了一种立体技术，以获得在空间和时间上都解决的表面高程的测量。傅立叶分析表明，实验室光谱系统地比理论预测和Leckler { \it et al. JPO} 2015在黑海的实地观测更陡。我们确定了一个强大的影响，表面耗散的尺度上的傅立叶光谱的实验中访问。我们使用频率和/或波矢量空间的双相干和三相干统计工具来识别主动非线性耦合。Leckler { \it et al.}也对现场数据进行了这些分析。与实验室数据进行比较。3-波耦合的特征在于并示出主要涉及具有二次或更高次谐波的波的准谐振。4-在实验室中没有观察到波耦合，但在现场数据中得到了证实。最后，我们讨论时间尺度分离来解释我们的观察。
2017-10-31 physics.flu-dyn
Gravity wave turbulence revealed by horizontal vibrations of the container
我们实验研究了强迫对重力-毛细波湍流的作用。以前的实验室实验，使用空间本地化的强迫（振动叶片）表明，重力波谱的频率幂律指数取决于强迫参数。通过水平振动整个容器，我们观察到的频谱指数，不依赖于重力和毛细管制度的强迫参数。这种空间扩展的强迫导致重力谱指数更好地符合理论，而不是通过使用一个空间本地化的强迫。还研究了血管形状的作用。最后，波浪谱被发现与注入功率的线性比例为两个政权无论强迫使用的类型。
2012-12-20 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Experimental study of the inverse cascade in gravity wave turbulence
我们进行了实验研究的逆级联制度的重力波湍流的表面上的流体。表面波被迫在一个中间尺度对应的重力毛细管波长。为了响应这种强迫，在更大的尺度上观察到波浪。在足够高的强迫下，它们的振幅谱呈现频率-幂律。这两个观测结果都归因于重力波湍流的高阶波作用传递。谱指数与弱湍流理论预测值接近。频谱幅度与平均注入功率成线性关系。我们还测量了注入功率波动的分布，在存在的高档（逆）传输或在存在下尺度（直接）级联在重力波湍流。
2011-09-19 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Decay of capillary wave turbulence
我们报告的观察自由衰减的毛细波湍流的表面上的流体。毛细管波湍流谱衰减被发现是自相似的时间与相同的幂律指数比在固定制度中发现的，与弱湍流的预测。在相同的阻尼率下，所有傅里叶模态的振幅都随时间呈指数衰减。最长的波长所涉及的系统被证明是阻尼的粘性表面边界层。这些长波在维持非线性相互作用以使毛细管波保持在波湍流状态的衰减期间起着能量源的作用。
2012-07-13 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
The mean electromotive force due to turbulence of a conducting fluid in the presence of mean flow
在平均场电动力学中起核心作用的导电流体的湍流所引起的平均电动势，在旋转流体中进行了计算。超越了大多数的调查，在这个话题上，一个额外的平均运动的旋转框架考虑。我们研究的动机之一是计划用波诺马连科式发电机进行实验室实验。考虑到这一应用，采用了二阶相关近似。这项调查在天体物理学背景下也引起了人们的高度兴趣。一些贡献的平均电动透露尚未考虑到目前为止，特别是贡献的$α$ -效果和相关的影响，由于梯度的平均速度。他们的发电机过程的相关性进行了讨论。在即将发表的论文中，这里报告的结果将具体说明实验室的情况，并与实验结果进行部分比较。
2006-03-10 physics.flu-dyn physics.gen-ph
Wave turbulence on the surface of a ferrofluid in a horizontal magnetic field
我们报告的观测波湍流的铁磁流体的表面上提交的磁场平行于流体表面。磁波湍流与最近报道的正常场的情况相比，表现出一些不同。磁波湍流制度的惯性区被显着地发现是强烈增加相对于正常场的情况下，并很好地描述了我们的理论预测。线性波的色散关系也被测量，并不同于正常场的情况下，由于没有Rosensweig不稳定性。
2011-03-30 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
A model of laminated wave turbulence
本文提出了一种层合波湍流模型。该模型由两个共存的层-一个是连续波的谱，由KAM理论和Kolmogorov类功率谱覆盖，另一个是离散波的谱，由离散波类和Clipping方法覆盖。一些已知的实验室实验和数值模拟解释了这个模型的框架。
2006-03-18 physics.flu-dyn
Saturation of the inverse cascade in surface gravity wave turbulence
我们报告了在一个大盆地中观测到的尺度大于强迫尺度的地面重力波湍流。除了通常在重力波湍流中报道的下尺度传输外，还观察到了一种上尺度传输，解释为弱湍流理论的逆级联。当逆级联达到强迫波长和流域大小之间的尺度时，达到稳定状态，但远离后者。这种依赖于波陡度的逆级联饱和可能是由于非线性耗散结构的出现，如尖峰波。
2020-08-17 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Statistical models for spatial patterns of heavy particles in turbulence
悬浮在湍流中的重粒子的动力学对于天体物理学、大气物理学、海洋学和技术中的一系列问题具有根本的重要性。实验室实验和数值模拟表明，重粒子以复杂的方式对携带流体的湍流波动作出反应：即使流体是不可压缩的，非相互作用的粒子也可能聚集在一起并形成空间模式，并且附近粒子的相对速度可以强烈波动。这两种现象都敏感地依赖于系统的参数。这种参数依赖性很难从第一原理建模，因为湍流起着至关重要的作用。实验室实验也非常困难，因为它们必须涉及湍流环境。但近年来，人们已经清楚地认识到，湍流中重粒子动力学的重要方面可以用统计模型来理解，在统计模型中，湍流涨落近似于具有适当关联函数的高斯随机函数。在这篇评论中，我们总结了如何这样的湍流模型计算导致了详细的了解的因素，确定重粒子动力学的湍流。我们专注于空间聚集的重粒子在湍流。这是一个重要的问题，因为空间聚集影响粒子之间的碰撞率，从而影响系统的长期命运。
2016-09-20 physics.flu-dyn
Nonlocal resonances in weak turbulence of gravity-capillary waves
本文报道了重力-毛细交叉中水面波弱湍流的实验研究。通过时空分辨轮廓术和双相干分析，我们观察到的非线性过程涉及3波共振相互作用。通过研究共振条件的解，我们发现非线性相互作用主要是一维的，并且涉及共线波矢。此外，考虑到由于弱非线性谱展宽解释了非局域相互作用之间的重力波和高频毛细波的可能性。我们还观察到，非线性3波耦合之间的重力波是可能的，我们提出的问题，这一机制的相关性海洋波。
2015-03-13 nlin.CD physics.flu-dyn
Experimental quasi-1D capillary-wave turbulence
由于理论上不允许低阶共振波的相互作用，因此通常不对准一维几何中的波动湍流进行实验研究。在这里，我们报告的第一次观察到的单向毛细波湍流的表面上的流体在一个渠道。我们还表明，五波相互作用是存在于小尺度的最低阶共振过程，因此可能是一个产生这样的准一维毛细波湍流。我们表明，波谱是兼容的相应的量纲分析预测。对弱湍流理论的主要假设也进行了实验验证。因此，准一维波动湍流在波动湍流的其他领域也具有重要意义。
2021-10-01 physics.class-ph physics.flu-dyn
Sustained Turbulence in Differentially Rotating Magnetized Fluids at Low Magnetic Prandtl Number
我们第一次表明，持续的湍流是可能的，在低磁普朗特数的开普勒流没有平均磁通量。我们的结果表明，增加垂直畴的大小相当于增加能量注入尺度和耗散尺度之间的动力学范围。这对各种低普朗特数的差动旋转系统如原恒星盘和实验室实验具有重要意义。
2016-09-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Laboratory Investigation of Entrainment and Mixing in Oceanic Overflows
我们提出了实验测量的壁界重力流，动机是表征自然重力流，如海洋溢流。我们使用粒子图像测速仪和平面激光诱导荧光，同时测量的速度和密度场，因为它们从湍流通道流的初始注入到一个平面上，在10 $^\circ$相对于水平倾斜的下游发展。输入流的湍流水平通过在输出喷嘴上游注入速度波动来控制。基于流动的泰勒微尺度的初始雷诺数R $_λ$在40和120之间变化，并评估初始湍流水平的影响。流动的整体Richardson数$Ri$约为0.3，而梯度Richardson数$Ri_g$在0.04和0.25之间变化，表明剪切主导层化的稳定效应。Kelvin-Helmholtz不稳定性导致质量和动量的剧烈垂直输运。我们提出了基准表征的标准湍流量和计算，在几种不同的方式，流体夹带系数$E$，一个相当大的兴趣在海洋环流模型的混合参数化的数量。我们还确定的混合特性所表示的通量理查森数$Ri_f$作为$Ri_g$和diapycnal混合参数$K_ρ$与浮力雷诺数$Re_b$的函数。我们发现合理的协议与自然流动的结果。
2013-12-19 physics.flu-dyn
From turbulence to deterministic chaos in freely decaying fluid dynamics
本文通过实验室测量和数值模拟，研究了自由衰减流体动力学中从硬/软湍流到确定性混沌的转变，并应用分布式混沌概念量化中间状态差异，还简要讨论了磁流体动力学中的相关现象。
2023-06-20 physics.flu-dyn
A Versatile Laboratory Approach to Reproduce and Analyze Internal Ocean Wave Dynamics
University of North Carolina, Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；Scripps Institute of Oceanography（斯克里普斯海洋研究所）；Wake Forest University（维克森林大学）；Univ. Orléans, INSA CVL, PRISME, UPRES 4229（奥尔良大学，INSA中央-卢瓦尔河谷，PRISME，UPRES 4229）；Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文介绍一种适用于本科生实验的装置，展示海洋中常见波生成与破碎机制，并通过改变浮力雷诺数探讨粘性与惯性/浮力力的作用。
2026-03-13 physics.ed-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Forecasting Fluid Flows Using the Geometry of Turbulence
特别是不稳定的Navier-Stokes方程的解决方案（精确相干结构）的存在和动力学的作用，揭示了在实验室研究中的弱湍流薄，电磁驱动的流体层。我们发现，动力学表现出明确的签名，许多不稳定的平衡解决方案，这是使用从实验和完全解决的数值模拟相结合的流量测量计算。我们证明了这些解决方案的动力学的重要性表明，湍流访问他们的状态空间的邻居反复。此外，我们发现，不稳定的流形与这样一个不稳定的平衡预测的演变湍流在实验和模拟相当长的一段时间。
2016-11-07 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Wave turbulence on the surface of a ferrofluid submitted to a magnetic field
本文报道了在静态法向磁场作用下，磁流体表面波动的观测结果。我们表明，磁表面波只出现在临界场以上。它们的振幅的功率谱显示频率幂律导致磁波湍流制度，这是实验表明，涉及4波相互作用过程的观察。在相空间参数中发现了重力、磁场和毛细波湍流的存在，并给出了这三种湍流共存的三相点。大多数这些功能的理解使用量纲分析或铁流体力学表面波的色散关系。
2008-11-12 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.class-ph
Emergent Transfer of a Physics Foundation Model from Simulation to Laboratory Turbulence
University of Cambridge（剑桥大学）；CEA, DAM/DIF（法国CEA DAM/DIF）；Flatiron Institute（Flatiron研究所）；New York University（纽约大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Yale University（耶鲁大学）；AIM, Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS（AIM，巴黎-萨克雷大学，巴黎城市大学，CEA，CNRS）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Polymathic AI（聚合人工智能）
通过微调连续介质动力学基础模型Walrus，在仅使用少量模拟数据的情况下，零样本泛化到实验室瑞利-泰勒不稳定性实验，揭示了初始条件在模拟-实验差距中的关键作用。
2026-11-05 cs.AI cs.LG physics.flu-dyn
Edge of Chaos and Genesis of Turbulence
混沌的边缘分析在一个空间扩展的系统，建模的正则化长波方程，在过渡到永久时空混沌。当存在共存吸引子时，由于光滑分形变形，在盆地边界产生混沌鞍。当控制参数变化时，混沌瞬态通过一系列分形-分形变态演化为发展良好的瞬态湍流。负责混沌的边缘和湍流的起源的边缘状态是一个不稳定的行波在实验室框架中，对应于鞍点躺在盆地边界的傅立叶空间。
2013-12-09 physics.flu-dyn
Experimental observations of internal wave turbulence transition in a stratified fluid
弱湍流理论应用于内波的最新发展表现出接近海洋Garrett \& Munk谱的动能方程的幂律解，证实弱非线性波相互作用是观测到的海洋谱的可能解释。然而，有限尺寸效应会阻碍有界区域中的波相互作用，观测结果往往与理论预测不同。本文研究了在五角形区域内受内重力波作用的分层流体的动力学特性。我们发现，通过改变形状和增加域的尺寸，有限尺寸效应减小和波湍流观察。在这种情况下，时间谱以与Garrett-Munk谱兼容的斜率衰减。通过改变强迫条件，出现不同的制度，即离散波湍流，弱波湍流，强分层湍流。浮力雷诺数$Re_b$很好地标志着制度之间的过渡，与弱波湍流发生$1\lesssim Re_b\lesssim 3.5$和强烈的非线性分层湍流更高的$Re_b$。
2022-09-08 nlin.CD physics.flu-dyn
Numerical simulations of shock-driven, supersonic interstellar turbulence in colliding three-temperature laboratory plasmas
Imperial College London（帝国理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究通过三温辐射水动力学模拟，探讨冲击驱动超音速湍流在碰撞三温实验室等离子体中的行为，揭示湍流结构和能量分布特征。
2026-06-16 astro-ph.GA astro-ph.HE physics.flu-dyn
Integrated analysis of energy transfers in elastic-wave turbulence
在弹性波湍流中，强湍流出现在小波数时，而弱湍流出现在大波数时。在傅立叶空间和实空间中数值研究了这些湍流状态共存时的能量传递。详细的能量平衡的解析表达式揭示了在三元相互作用中能量从哪个模式转移到哪个模式。在强湍流中，由外力激发的拉伸能作为动能非局部地、间歇地向大波数传递。在弱湍流中，根据弱湍流理论的共振相互作用产生级联的净能量传递到大的波数。由于系统的非线性表现出很强的时间不确定性，能量转移分别在活跃阶段和温和阶段进行了研究。傅立叶空间中的非局部相互作用的特征是在实空间中的纤维结构的间歇束。
2017-07-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Energy-based analysis and anisotropic spectral distribution of internal gravity waves in strongly stratified turbulence
分层湍流表现出尺度和方向相关的各向异性以及重力波的弱湍流和涡旋的强湍流并存。在各向同性湍流中发展起来的标准分析的直接应用有时掩盖了各向异性湍流的重要方面。为了捕获波数空间中能量分布的详细结构，必须通过固定余维波数分量或在由水平和垂直波数跨越的二维域中来检查具有非积分谱的能量分布。基于能量分解，提出了在波数空间中区分各向异性弱波湍流范围的指标。此外，该范围内的波的优势也被验证的线性色散关系的小的频率偏差。在波浪主导范围内，线性频散关系给出的线性波浪周期小于涡旋翻转时间的约三分之一。线性波周期反映了系统的各向异性，而各向同性的Brunt-Väisälä周期被用来评估Ozmidov波数，它必须是各向同性的。结果表明，为了获得分离弱波湍流的临界波数，必须考虑流场的各向异性，适当地选择时间尺度。
2019-09-19 nlin.CD physics.flu-dyn
Three-dimensional direct numerical simulation of free-surface magnetohydrodynamic wave turbulence
通过三维直接数值模拟研究外水平磁场下磁性流体自由表面波湍流，揭示其从毛细波湍流向各向异性磁毛细波湍流的转变，并与 Alfvén 波湍流建立强类比。
2022-05-23 astro-ph.SR nlin.CD physics.class-ph
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
Identifying four wave resonant interactions in a surface gravity wave turbulence experiment
海面上波浪的非线性动力学被认为是由弱湍流框架控制的。为了研究重力表面波之间的非线性耦合，我们开发了一个实验在科里奥利设施，这是一个直径为13米的圆形水槽。两个楔形造波机维持了平均陡度为10%的各向同性统计定常波湍流。空间和时间分辨波高程测量使用立体技术。波-波相互作用通过三阶和四阶相关性进行分析。我们专门研究了非共振三波耦合产生的束缚波的作用。具体来说，我们实现了一个时空滤波器，以分离的自由波的动力学（即以下的色散关系）从束缚波。我们观察到，自由波动力学导致弱共振4波相关。弱相关性实际上是弱湍流理论的基础。因此，我们的观察支持使用弱湍流模型的重力波湍流，目前正在做的业务模式的波浪预报。虽然在理论上，束缚波不应该有助于能量级联，我们的观察提出了问题的影响，束缚波的耗散，从而对能量转移以及。
2019-06-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Temperature suppression of Kelvin-wave turbulence in superfluids
在超流湍流的能量耗散现象中，量子涡旋上传播的Kelvin波起着至关重要的作用。以前的理论研究一直集中在开尔文波湍流统计物理的零温度极限。在这封信中，我们通过引入非零相互摩擦耗散力形式的小但有限的温度来超越这个无热极限;在超流湍流的实际实验中经常遇到的一种情况。在这种情况下，我们表明，存在一个新的典型的长度尺度分离的准惯性范围的开尔文波湍流远耗散范围。这封信的高潮与分析预测的能谱的开尔文波湍流在这两个制度。
2012-07-29 cond-mat.other cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Wilson-Fisher renormalization of discrete gravity-capillary wave turbulence in viscous fluids
Translational Biophysics, Instituto de Investigaci\'on Sanitaria Hospital 12 de Octubre, 28041 Madrid, Spain
本研究通过实验实现了在粘性流体中离散重力-毛细波湍流中的威尔逊-费舍尔重整化，揭示了非线性转移与粘性阻尼之间的平衡关系，并验证了相关标度定律。
2026-01-15 physics.flu-dyn
Modulation instability and capillary wave turbulence
在实验室中研究了毛细波湍流的形成。频谱显示多个指数递减的谐波的参数激发波的非线性扩大与强迫的增加。光谱展宽导致光谱连续的发展，其尺度为$\propto f^{-2.8}$，与弱湍流理论（WTT）的预测一致。毛细管波的调制不稳定性被证明是负责从离散到宽带频谱的过渡。这种不稳定性导致谐波的频谱展宽，其相位的随机化，它将波场与壁隔离，最终允许从4波相互作用过渡到3波相互作用作为主导的非线性过程，从而创造了WTT中假设的先决条件。
2010-06-24 nlin.PS physics.flu-dyn
Wave turbulence and intermittency in directional sea states
表面重力波的演化是由非线性相互作用驱动的，非线性相互作用触发了类似于在流体动力学湍流中观察到的能量级联。这个过程，被称为波湍流，已被发现显示异常标度与偏离经典的湍流预测，由于出现在水面上的相干和间歇性的结构。在现实的海洋状态下，波浪在很宽的方向上传播，从而衰减的非线性特性。本文介绍了在大型波浪实验装置上进行的波浪方向性对波浪湍流的影响的实验研究。结果表明，随着波向传播的扩大，相干结构和间歇结构的出现变得越来越少。然而，没有证据表明不稳定性完全消失。
2018-05-25 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Internal wave turbulence in a stratified fluid with and without eigenmodes of the experimental domain
本文通过实验发现层化流体中离散内波本征模会阻碍弱波湍流连续谱形成，并证明引入倾斜边界可抑制离散模态，从而实现趋近三维内波湍流的能量连续谱。
2023-05-30 physics.flu-dyn
Experimental evidence of Kelvin wave turbulence along a vortex core
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LPENS（物理环境与纳米结构实验室）；ENS（巴黎高等师范学院）；Université PSL（巴黎文理研究大学）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
该研究首次在受控条件下对经典流体中沿单根涡丝的开尔文波湍流进行直接实验观测，用高分辨率测量解析其动力学，确定六波共振相互作用为能量转移机制，建立了研究沿涡丝能量传输的实验平台。
2026-07-09 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Turbulence-assisted formation of bacterial cellulose
细菌纤维素是一类重要的生物材料，可以在良好控制的实验室和工业条件下生长。纤维素的结构受多种生物、化学和环境因素的影响，包括细菌悬浮液中的流体动力学流动。在这项工作中，我们探索了使用良好控制的湍流来控制细菌纤维素生产的可能性。导致流体元素随机运动的湍流可影响由细菌产生的细胞外聚合物基质的结构。在这里，我们表明，在空气-液体界面的二维湍流产生混乱的旋转在一个明确的尺度和随机的持续拉伸的流体元素。研究结果为通过控制湍流参数来实现细菌纤维素结构的工程化提供了新的途径。
2021-07-27 physics.app-ph physics.bio-ph physics.flu-dyn
Disentangling inertial waves from eddy turbulence in a forced rotating turbulence experiment
我们提出了一个时空分析的统计平稳旋转湍流实验，旨在提取惯性波的签名，并确定它们可以被检测到的尺度和频率。该分析使用两点空间相关的时间傅立叶变换的速度场的时间分辨立体粒子图像测速测量在旋转框架。我们将湍流的各向异性程度量化为频率和空间尺度的函数。我们表明，这种时空相关的各向异性是很好地描述了线性惯性波在大尺度上的色散关系，而较小的尺度主要是由在较大尺度上的流体运动的波的扫描。这种扫掠效应主要是由于湍流的低频准二维分量，这是我们实验的一个突出特征，波动湍流理论没有考虑到这一点。这些结果的相关性的旋转湍流在实验室实验中，这是相关的大多数地球物理和天体物理流量的适度Rossby数的理论提出了质疑。
2015-04-09 physics.flu-dyn
The spatio-temporal spectrum of turbulent flows
在湍流研究中，识别和提取无组织流动中的涡结构和波是一个主要的挑战。本文研究了不同回复力作用下湍流的时空行为。我们展示了如何计算和分析的时空谱数据来自数值模拟和实验室实验。四种情况下被认为是：均匀和各向同性湍流，旋转湍流，分层湍流，水波湍流。对于均匀和各向同性湍流，频谱允许识别大尺度流的扫掠。对于旋转和分层湍流，频谱允许识别波，精确量化波和湍流涡流中的能量，并识别关键层中的多普勒频移和波吸收等物理机制。最后，在水波湍流的频谱显示从重力毛细波的束缚波的强迫的振幅增加的过渡。
2015-11-06 physics.flu-dyn
Exact solution to the main turbulence problem for a compressible medium and the universal -8/3 turbulence spectrum of breaking waves
基于无界情形下一维欧拉方程的精确解，得到了可压缩湍流的显式分析描述。昂萨格耗散异常得到解决。给出了对应于欧拉解有限时间坍缩的精确普适-8/3能谱。该频谱与强声湍流和空间湍流观测有关。
2021-07-13 physics.flu-dyn
From internal waves to turbulence in a stably stratified fluid
本研究在大型 Coriolis 设施中实验模拟了海洋亚中尺度潮汐驱动的分层湍流，发现强非线性内波的破碎触发了小尺度强湍流，且观测到的能谱应归因于强非线性内波而非弱波湍流。
2023-11-22 physics.flu-dyn
Shortcut to geostrophy in wave-driven rotating turbulence: the quartetic instability
我们报告的实验室实验波驱动旋转湍流。一组造波机产生的惯性波束在安装在旋转平台上的水箱的中心区域非线性地相互作用。因此，强迫只将能量注入惯性波。对于中等的强迫振幅，强迫惯性波的能量的一部分被转移到亚谐波，通过标准的三重共振不稳定性。这第一步大体上符合弱湍流理论。然而，令人惊讶的是，较强的强迫并不导致惯性波湍流制度。相反，大部分的动能凝聚成垂直不变的地转流，即使后者是非强迫的。我们表明，共振四重惯性波可以触发不稳定性-“四重不稳定性”-导致这种自发出现的地转。在本实验中，这种不稳定性作为经典三元不稳定性的次级不稳定性而出现。
2020-03-02 physics.flu-dyn
Effects of strong turbulence for water waves
本研究通过共形变量框架下的直接数值模拟，探究势流水波的强湍流效应，发现宽泵浦振幅范围内无弱湍流，强非线性下波浪破碎等主导湍流谱（指数为-4），且波陡概率密度的幂律尾引发湍流间歇性。
2025-08-01 physics.flu-dyn
Numerical Simulation of Collinear Capillary-Wave Turbulence
本文报道准一维双向毛细波湍流的直接数值模拟。虽然非平凡的三波和四波共振相互作用是不存在的，在这个特殊的几何形状，我们表明，规模之间的能量转移仍然发生集中在线性色散关系，扩大了非线性。的波谱显示出一个明确的波数幂律标度，被认为是在良好的协议与尺寸预测的毛细管波湍流涉及四波相互作用。进行了高阶相关分析（双相干和三相干）定量证实了四波准共振相互作用的主导作用。Kolmogorov-Zakharov谱常数也进行了数值估计。我们解释我们的结果作为第一次数值观测各向异性毛细波湍流，其中四波相互作用起主导作用
2020-11-11 physics.flu-dyn
Statistics of single and multiple floaters in experiments of surface wave turbulence
本文介绍了在深水区由桨激发的表面波湍流的实验室实验。在自由表面上种上漂浮的颗粒，这些颗粒被水流平流并分散。使用粒子跟踪测速仪测量浮子的位置和速度。我们研究了颗粒的速度和加速度的统计，平均垂直位移，单个颗粒的水平分散，和优先集中的现象。使用一个简单的模型与实验数据一起，我们表明，粒子的时间演化有三个特征过程，在不同的时间主导的动态：阻力表面波在早期，捕获水平涡在中间的时间，和平流的大规模平均环流在晚些时候。
2019-07-17 physics.flu-dyn
Space-Time Resolved Capillary Wave Turbulence
我们报道了在空气-水界面处的毛细管波湍流的全空间和时间分辨统计的实验。自由界面的三维形状作为时间的函数通过使用与快速相机相关联的漫射光摄影的光学方法来测量。线性和非线性色散关系提取波振幅的时空功率谱。当达到波动湍流状态时，我们观察到频率和波数的幂律谱，发现其指数与毛细波湍流理论的预测一致。最后，空间能量谱的时间动力学突出了通过空间尺度传递波能量的随机突发的发生。
2013-03-15 physics.flu-dyn
Capillary wave turbulence experiments in microgravity
利用国际空间站的空间流体动力学（FLUIDICS）实验，对失重状态下空气-水界面毛细波湍流进行了实验研究。毛细波在部分充满水的球形容器中激发，并经历正弦或随机振荡。用两个电容探头记录的界面波动，通过波高的频率功率谱进行了分析。对于足够高的强迫振幅，我们报告幂律谱的指数接近弱波湍流理论的预测。然而，在这个实验中，自由表面陡度与1相比并不小，因此所研究的区域对应于强非线性波湍流。
2020-01-08 physics.flu-dyn
Wave turbulence: A solvable problem applied to Navier-Stokes
本文介绍波湍流理论，通过多时间尺度方法以波幅为小参数推导动力学方程，从而避开涡湍流的闭合问题，并在毛细波和惯性波中分别得到各向同性与各向异性湍流的精确结果。
2024-02-22 physics.flu-dyn physics.geo-ph
On the kinetic equation in Zakharov's wave turbulence theory for capillary waves
波动方程是描述弱非线性色散介质中波谱动力学的有效动力学方程。这样的动力学模型已经由物理学家在60年代导出，尽管适定性理论仍然开放，由于共振相互作用核的复杂性。本文首次给出了毛细波波动方程的一个全局唯一径向强解。
2017-12-11 math-ph math.AP math.MP
Evidence of the Zakharov-Kolmogorov spectrum in numerical simulations of inertial wave turbulence
旋转湍流通常被认为是由地转涡主导的，地转涡沿着旋转轴是不变的，并经历逆级联。然而，它最近被证明可以维持完全三维的状态，并具有降尺度的能量级联。在这封信中，我们调查的三维旋转湍流的统计特性的直接数值模拟的手段，在一个三重周期的盒子，地转涡是专门阻尼。由此产生的湍流是一种惯性波湍流，其验证了Galtier（Phys. Rev. E，68，2003）解析导出的Zakharov-Kolmogorov谱，从而提供了三维各向异性波的波湍流理论的相关性的数值证明。最后，我们表明，相同的强迫导致无论是地转或波湍流取决于初始条件。因此，我们的研究结果带来了进一步的证据，双稳定性旋转湍流。
2020-11-10 physics.flu-dyn
Lagrangian chaos and turbulence in fluid dynamics
本研究结合数值模拟、实验与观测数据，采用分布式混沌概念及对应无量纲参数量化流体动力学中拉格朗日混沌的随机化，覆盖多类流动场景，并分析了多种不变量在该现象中的作用。
2023-11-07 physics.flu-dyn
