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
Numerical Simulation of Iced Wing Using Separating Shear Layer Fixed Turbulence Models
本文用雷诺平均N-S方法研究了翼型和机翼表面积冰的气动力预报。考虑到湍流的非平衡特性，建立了两种分离固定湍流模型。关键的特别修正是湍流产生与耗散的局部比率项，其用于放大ω-方程的破坏项，以增加完全湍流区域的分离剪切层中的涡动粘度。采用剪切应力限制器来模拟湍流发展时剪切层转捩的开始过程。建议的分离固定项可以很容易地实现到当前的求解器。利用修正后的模型对两个翼型和一个三维后掠机翼进行了数值试验。结果表明，分离剪切层修正提高了模型对大迎角失速特性的预测能力。模拟的平均流场和湍流强度分布与实验数据吻合较好。
2021-03-08 physics.flu-dyn
A Schur decomposition reveals the richness of structure in homogeneous, isotropic turbulence as a consequence of localised shear
提高对湍流的认识对于有效地模拟和控制工业和地球物理过程至关重要。均匀各向同性湍流（HIT）是发展湍流物理理论的典型领域。基于Schur变换，我们引入了一个加法分解的速度梯度张量的正常部分（包含特征值）和非正常或剪切相关的张量。我们重新询问HIT的一些关键属性，并表明流动形成盘状结构的趋势不是正常张量的属性;它是从与非正常的相互作用中出现的。此外，涡度矢量和应变张量的第二特征向量之间的对齐是局部剪切过程的另一个结果。
2017-01-10 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
The lift-up effect: the linear mechanism behind transition and turbulence in shear flows
横向扰动引起的流向速度扰动的形成和放大在剪切流中是普遍存在的。1975年Ellingsen和Palm明确指出的扰动增长机制是向湍流和自持湍流转变的关键过程。在这篇综述中，我们首先介绍了原始的推导和早期的研究，然后讨论了非模态增长的条纹，结果的提升过程中，在过渡和湍流剪切流。在第二部分中，对流体中的添加剂和第二相的提升过程的影响进行了讨论，并提出了新的结果，重点是颗粒负载的剪切流。对于所考虑的所有情况，我们认为提升过程是一个非常稳健的过程，总是作为亚临界转变的第一步。
2014-03-19 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of statistically stationary and homogeneous shear turbulence and its relation to other shear flows
本文采用一种新的直接数值模拟程序，在两个水平方向上采用谱方法，在剪切方向上采用紧致有限差分方法，研究了统计定常均匀剪切湍流（SS-HST）。不使用网格重划分来施加剪切周期性边界条件。探讨了计算箱的几何形状的影响。由于HST没有特征性的外部长度尺度，并且往往填满计算域，因此HST的长期模拟在平均只包含几个大尺度结构的意义上是“最小的”。发现主要限制是展向盒宽度$L_z$，它确定湍流的长度和速度尺度，并且另外两个盒尺寸应该足够大（$(L_x\gtrsim 2L_z$，$L_y \gtrsim L_z$）以防止其它方向也受到约束。研究还发现，很长的盒子，$L_x \gtrsim 2 L_y$，耦合与周期性的剪切边界条件的通过周期，并发展出强大的非物理线性爆发。在这些限制范围内，流动显示出与其他剪切流，特别是与壁边界湍流的对数层的有趣的相似性和差异。他们在一些细节探索。它们包括大尺度条纹和准周期性爆发的自我维持过程。爆发的时间尺度是近似通用的，$\sim 20 S^{-1}$，和两个不同的爆发系统的可用性允许的爆发的增长与最初的各向同性湍流的剪切有一定的信心。可以得出结论，SS-HST，在适当的计算参数进行，是一个非常有前途的系统，研究剪切湍流一般。
2016-03-02 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
The third-order law for increments in magnetohydrodynamic turbulence with constant shear
本文将均匀不可压缩磁流体（MHD）湍流中三阶结构函数的理论推广到存在常速度剪切的情况。一个概括的通常的关系[Politano和Pouquet，物理评论E，57 - 21（1998）]之间的三阶结构函数和耗散率在稳定的惯性范围内的湍流，其中剪切起着至关重要的作用。特别地，剪切的存在导致三阶定律，其不是简单地与相对分离成比例。对实验室和空间等离子体的可能影响进行了讨论。
2009-07-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Transition from shear-dominated to Rayleigh-Taylor turbulence
自然界中的湍流混合层通常以两股不同速度的流体之间存在平均剪切和不稳定浮力梯度为特征。取决于剪切力与浮力的相对强度，前者或后者可能主导两股流之间的湍流和混合。在本文中，我们提出了一个唯象理论，导致识别两个不同的湍流制度：早期制度，占主导地位的平均剪切，和后来的制度占主导地位的浮力。主要的理论结果包括识别的交叉时间尺度，区分剪切和浮力为主的湍流。这个交叉时间取决于三个大规模的流动常数，即浮力差，两股流之间的速度差，和重力加速度。我们验证我们的理论对直接数值模拟（DNSs）的时间湍流混合层与不稳定的分层复合。我们观察到，交叉时间正确地预测从剪切浮力驱动的湍流的过渡，在湍流动能生产，能谱标度和混合层厚度。
2021-06-17 physics.flu-dyn
Transition to turbulence in shear flows
管流和许多其它剪切流在层流剖面对无穷小扰动稳定的流速下表现出向湍流的转变。在这篇简短的评论中，我们将总结最近在理解这种转变方面的进展，重点是驱动转变的线性和非线性状态，出现的扩展和局部模式，以及时空动力学及其与定向渗透的关系。
2018-01-28 nlin.CD physics.flu-dyn
Patterns in transitional shear turbulence. Part 2: Emergence and optimal wavelength
本文研究平面 Couette 流低雷诺数转捩中的湍流—层流模式，通过数值模拟、寿命测量与小波分析量化波长选择，发现优选波长最大化界面大尺度流动的能量与耗散。
2023-06-07 nlin.PS physics.flu-dyn
Variational formulation for models of shear shallow water flows and ideal turbulence
不考虑剪切效应的浅水方程类似于具有多方状态方程的气体动力学方程。当考虑剪切效应时，方程包含附加的演化方程，在数学上类似于忽略源项（理想湍流）时可压缩流体的湍流中的雷诺应力。我们表明，剪切浅水流动的非耗散模型和理想湍流模型承认一个类似的变分公式，在这两种情况下，雷诺应力张量演化方程被认为是非完整约束。
2019-11-27 physics.class-ph physics.flu-dyn
The coherent structure of the kinetic energy transfer in shear turbulence
湍流中的能量级联，即，自20世纪40年代以来，动能从大流动尺度到小流动尺度或反之亦然（后向级联）的传递是大多数湍流理论和模型的基石。然而，理解空间组织的动能转移仍然是一个突出的挑战，在流体力学。在这里，我们揭示了三维结构的能量级联跨剪切占主导地位的尺度均匀剪切湍流的数值数据。我们表明，与能量传递相关的特征流结构是一个漩涡形状为一个倒置的发夹，然后由一个直立的发夹。前向和后向叶栅之间的不对称性是由发夹结构内的反向流动循环引起的，这触发了流动中的反向模式。
2020-03-07 physics.flu-dyn
Effects of shear flows on the evolution of fluctuations in interchange turbulence
本文用非微扰方法研究了不同类型的剪切流对交换湍流中涡量和粒子密度脉动演化的影响。对于相同的剪切强度，密度的运输是减少流光比纬向流，纬向流导致振荡死亡。在无粘性极限下，涡量（密度）由于流束或纬向流而按幂律增长（衰减），由于纬向流和流束的组合效应而按指数增长（衰减），并具有相同的剪切符号。带向流和带向流具有相反的剪切符号，导致多个频率的振荡。
2017-11-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Modelling the transition from shear-driven turbulence to convective turbulence in a vertical heated pipe
本研究针对加热管道流中浮力引发的流动间歇性问题，构建时变背景轴向温度梯度模型，通过DNS探究不同管长与边界条件下的流动转变规律，证实局部剪切湍流衰减的无记忆特性及对流湍流的触发机制。
2025-01-14 physics.flu-dyn
Energy dissipation rates in low-$\Re_m$ MHD turbulence with mean shear: Results for channel flow with spanwise field
本文研究了在展向磁场作用下槽道湍流动能耗散的变化。数值研究是基于我们的模拟数据[Krasnov，Zikanov，Schumacher，Boeck，Phys.Fluids 20，095105（2008）]通过直接和大涡模拟获得。我们发现，焦耳耗散可以超过粘性耗散在弱耗散体区域，但仍然相对较小的产生湍流的近壁区域。
2009-02-12 physics.flu-dyn
Supertransient magnetohydrodynamic turbulence in Keplerian shear flows
本文用统计方法研究了磁化开普勒剪切流的亚临界湍流转捩。采用零净磁通量的剪切盒方程的三维数值模拟来确定从衰减到持续湍流的转变作为磁雷诺数Rm的函数。结果表明，没有明确的过渡到持续的湍流的平均寿命的瞬变增长作为一个指数函数的Rm，按照II型超瞬态法。
2010-06-29 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Leveling of MHD turbulence imbalance in shear flows
Abastumani Astrophysical Observatory（阿巴斯图马尼天体物理观测站）；Department of Physics, Faculty of Exact and Natural Sciences, Tbilisi State University（第比利斯国立大学精确与自然科学学院物理系）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；M. Nodia Institute of Geophysics（M.诺迪亚地球物理研究所）
本研究通过线性非模态动力学揭示了鞘流中MHD湍流不平衡的平衡机制，为理解太阳风中的湍流平衡提供了新视角。
2026-09-07 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A homoclinic tangle on the edge of shear turbulence
实验和模拟提供了越来越多的证据的边缘状态假设亚临界过渡到湍流，它断言，简单的状态的流体运动之间的层流和湍流剪切流的调解，因为他们的稳定流形分离的状态空间中的两个。在这封信中，我们描述了一个流同宿的时间周期性的边缘状态。它的存在通过经典的Smal-Birkhoff定理解释了湍流爆发。在爆发过程中，涡结构和相关的能量耗散是高度本地化的壁附近，在熟悉的再生循环。
2011-03-07 math.DS physics.flu-dyn
Large-scale instability in a sheared nonhelical turbulence: formation of vortical structures
本文研究了剪切非螺旋湍流中大尺度不稳定性引起的大尺度涡量的产生。考虑了三种类型的背景大尺度流，即，在小尺度均匀湍流中的Couette和Poiffille流动，以及在非均匀湍流中的“对数线性”速度剪切。对于任何雷诺数，层流平面Couette流和层流平面Poiffille流的反对称模态对于小扰动都是稳定的。我们证明了在一定条件下的小尺度湍流中，由于大尺度的不稳定性，大尺度的Couette和Poiffille流是不稳定的。这种不稳定性导致沿平均剪切速度伸展的大尺度涡结构的形成。“对数线性”速度切变的大尺度不稳定性的增长率远大于Couette和Poiffille背景流的增长率。我们在小尺度剪切湍流中发现了Tollmien-Schlichting波的湍流类似物。湍流Tollmien-Schlichting波的激发机制与湍流雷诺应力引起的平均涡度扰动和背景剪切运动的综合效应有关。当平均速度的扰动依赖于三个空间坐标时，即使在施加于小尺度湍流上的平面Couette流中也能激发出这些波。这些波的能量由小尺度剪切湍流提供。
2007-10-20 astro-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Stability Criteria and Turbulence Paradox Problem For Type II 3D Shears
在槽道流中有两种类型的三维剪切：（$U(y,z),0,0$）和（$U(y),0,W(y)$）。两者都是重要的组织相空间结构的渠道流量。在[Li，2010]中研究了I型3D超声刀的稳定性标准。在这里，我们研究了II型三维剪切机的稳定性准则。我们还通过研究一系列II型3D剪切，为[Li and Lin，2010]中介绍的湍流悖论的解决方案提供了更多的支持。
2010-09-29 math-ph math.AP math.MP
Subcritical transition to turbulence in quasi-two-dimensional shear flows
本文通过稳定性分析和直接数值模拟，揭示了由非线性 Tollmien--Schlichting 波驱动的准二维剪切流动中亚临界向湍流转变的新机制，为控制旋转装置和核聚变反应堆中的湍流转变提供了新思路。
2023-05-22 physics.flu-dyn
Generation of Magnetic Field by Combined Action of Turbulence and Shear
在细长剪切盒中数值研究了非螺旋湍流中叠加线性剪切的平均场发电机的可行性。发现磁场在远大于湍流外尺度的尺度上呈指数增长，其特征尺度为l_B ~ S^{-1/2}，增长率为γ ~ S，其中S为剪切率。这种新发现的剪切发电机效应可能代表了一个非常通用的机制，产生大规模的磁场在广泛的一类天体物理系统的空间相干平均流量。
2008-05-06 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
On statistically stationary homogeneous shear turbulence
具有平均剪切梯度的统计稳定湍流在由适当的体积力驱动的流动中实现。流动区域在下游和展向方向上是周期性的，并且在法向方向上由应力自由表面限定。除了表面附近的小层外，流动是均匀的。湍流能量的波动比使用网格重新划分的模拟中的波动要小，但是由导数的偏度测量的小尺度上的各向异性是相似的，并且随着雷诺数的增加而弱衰减。
2000-12-11 nlin.CD physics.flu-dyn
The phase transition to turbulence in spatially extended shear flows
定向渗流（DP）最近出现作为一个可能的解决方案的世纪之谜周围的过渡到湍流。多个模型研究报告了DP指数，但是实验证据是有限的，因为最大可能的观测时间比流动的特征时间尺度短几个数量级。一个例外是圆柱Couette流的限制不是时间，而是可实现的系统大小。我们目前的实验库埃特设置前所未有的方位角和轴向纵横比。接近临界点，在小于0.1%，我们确定了五个临界指数，所有这些都是在良好的协议与2 + 1D DP-普适性类。因此，在湍流开始时遇到的复杂动力学可以在统计力学的框架内完全合理化。
2021-11-29 physics.flu-dyn
Sheared stratified turbulence driven by Kolmogorov flow
研究由Kolmogorov流驱动的分层湍流，发现高分层导致稳定界面促进层流化，同时混合层中湍流持续并遵循幂律关系。
2025-12-15 physics.flu-dyn
Pulsatility delays the transition to sustained turbulence in quasi-two-dimensional shear flows
本研究发现，在准二维剪切流中，引入振荡基流分量虽能增大二维初始扰动的瞬态增长，但主要由模态周期内增长构成，反而会延迟向持续湍流的转变，非振荡驱动力才是最有效策略。
2025-02-01 physics.flu-dyn
Emergence of Purely Elasto-Plastic Turbulence in Shear Flows
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Smith College（史密斯学院）
研究发现，在无惯性条件下，具有屈服应力的流体中出现纯弹性-塑性湍流，揭示了弹性与塑性在简单剪切流中的复杂相互作用。
2026-01-13 physics.flu-dyn
On the nature of laminar-turbulence intermittency in shear flows
在管道、槽道和边界层流动中，湍流首先在空间和时间上间歇地发生：在中等雷诺数下，无序湍流运动的区域被静止层流区域分隔开。基于管流的直接数值模拟，我们在这里认为，空间不稳定性有其起源于最近邻湍流区之间的相互作用。我们进一步表明，在这种制度下，湍流本质上是间歇性的一个定义良好的平衡湍流分数，但从来没有假设一个稳定的模式。这种过渡情况类似于在简单模型中发现的情况，例如耦合映射格子。所观察到的缩放意味着湍流的层流间歇将持续到任意大的雷诺数。
2013-06-25 physics.flu-dyn
Linear Stability and Subcritical Turbulence in Rotating Shear Flows
阐明了旋转平面Couette流动与Taylor-Couette流动之间的关系。通过考虑旋转坐标系中科氏力的影响，解释了它们的线性稳定极限的一致性。实验数据被用来量化的行为的最小雷诺数的亚临界湍流的旋转和曲率的函数。这最后的依赖性是理解通过现象学分析，这也意味着科里奥利力降低了效率的亚临界湍流运输相对于非旋转流，数值观察。
2003-05-28 astro-ph physics.flu-dyn
The effect of shear-thinning on the scalings and small-scale structures of turbulence
本文用 Carreau 模型研究剪切稀化流体的均匀各向同性湍流，证明经正确平均定义后 Kolmogorov 标度仍成立，但可变黏度显著增强小尺度间歇性。
2025-05-09 physics.flu-dyn
Experimental properties of continuously-forced, shear-driven, stratified turbulence. Part 2. Energetics, anisotropy, parameterisation
在第二部分中，我们进一步研究了分层倾斜管道（SID）中的两层交换流的实验特性，这是湍流的，强分层的，剪切驱动的，和连续强迫的。我们使用与第1部分中相同的核心剪切层方法分析相同的最先进的数据集，但我们在这里关注湍流能量学和混合统计。动能和标量能量预算的详细分析揭示了SID湍流的特异性和缩放，而能量谱提供了我们的实验数据的电流强度和局限性的洞察。流动在不同尺度下的各向异性表征了湍流动能的产生和Holmboe波和湍流的耗散机制。然后，我们评估标准的混合parameterisations模型依赖于均匀的涡流扩散系数，混合长度，通量参数，浮力雷诺数或湍流弗劳德数，我们比较有代表性的值与分层混合文献。这些措施的可控流动参数的混合的依赖性也阐明，提供渐近估计，可以外推到更强烈的湍流，量化的产品的倾斜角的管道和雷诺数。这些见解可以作为未来一代的实验数据的基准，具有优越的时空分辨率，需要探测日益激烈的湍流。
2021-03-16 physics.flu-dyn
Localized layers of turbulence in stratified horizontally sheared Poiseuille flow
本文通过直接数值模拟研究水平剪切泊肃叶流中垂直分层流动的非线性不稳定性，揭示谐波共振导致的二次分岔与对称性破缺，并发现远离阈值时流动呈现间歇性爆发，形成局域化分层湍流层与静止波区共存的动力学特征。
2022-12-13 physics.flu-dyn
Self-sustained patchy turbulence in shear-thinning active fluids
本文通过数值模拟研究了剪切变稀非牛顿流变条件下活性流体的湍流行为，发现系统可自发形成湍流区与静止区共存的自持非均匀状态，该状态通过滞后转变出现并表现出有向逾渗转变特征。
2025-07-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Sudden relaminarisation and lifetimes in forced isotropic turbulence
我们展示了各向同性湍流和壁面剪切流之间的意想不到的连接。我们进行直接数值模拟的各向同性湍流被迫在大尺度在中等雷诺数和观察突然过渡从混沌动力学的空间简单的流，类似于在壁有界剪切流的层流状态。我们发现，湍流的生存概率是指数和典型的寿命增加的雷诺数的超指数。我们的研究结果表明，各向同性湍流和壁边界剪切流定性共享相同的相空间动力学。
2015-09-24 nlin.AO physics.flu-dyn
Experimental properties of continuously-forced, shear-driven, stratified turbulence. Part 1. Mean flows, self-organisation, turbulent fractions
我们研究了分层倾斜管道（SID）中的交换流的实验性质，这些交换流同时是湍流的，由平均垂直密度梯度强烈分层的，由平均垂直剪切驱动的，并且连续地由重力强迫。我们专注于核心剪切层远离管道壁，这些流量是优秀的实验可实现的近似规范双曲正切分层剪切层，其迫使允许平均和湍流特性达到准稳态。我们分析了国家的最先进的数据集的时间分辨密度和速度在三维子体积的管道在16个实验，涵盖了一系列的流态（霍姆波，间歇性湍流，全湍流）。在第1部分中，我们首先揭示了多维参数空间（雷诺数，体理查森数，速度密度层厚度比）中的允许区域，以及它们与实验可控参数的联系。哈罗德平均余额，然后揭示了微妙的动量强迫和耗散机制，在每一层中，扩大或锐化的密度接口，以及这些流量的流向非周期性的重要性。平均流量表明自相似的速度和密度分布的趋势，增加湍流，梯度理查森数统计支持以前的内部混合理论的平衡理查森数，边际稳定性和自组织临界。湍流体积分数拟能和翻转阈值的基础上量化不同制度之间的湍流的性质，同时突出了在时空间歇性流动中获得代表性统计数据的挑战。这些见解可能会刺激和协助发展的数值模拟与更高程度的实验现实主义。
2021-03-16 physics.flu-dyn
On the Nature of Magnetic Turbulence in Rotating, Shearing Flows
在剪切盒模型的框架下，研究了旋转剪切流中由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流的局部特性。基于数值模拟，我们提出MRI驱动的湍流包括两个组成部分：大尺度剪切排列的强磁场和类似磁流体动力学（MHD）湍流的小尺度波动。大尺度分量的能谱接近于$k^{-2}$，而小尺度分量的能谱则与强MHD湍流$k^{-3/2}$的能谱一致。虽然波动的频谱是普遍的，但湍流的外尺度特征不是;它们取决于系统的参数，如净磁通量。然而，所允许的湍流状态之间存在着显著的普适性--它们的强度$v_0$和外尺度$λ_0$满足平衡条件$v_0/λ_0\sim \mathrm dΩ/\mathrm d\ln r$，其中$\mathrm dΩ/\mathrm d\ln r$是流动的局部轨道剪切率。最后，我们发现没有持续的发电机行动中的$\mathrm{Pm}=1$零净通量的情况下，雷诺数高达$45\,000$，铸造怀疑存在的MRI发电机在$\mathrm{Pm}\leq 1$制度。
2015-12-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Layer formation in horizontally forced stratified turbulence: connecting exact coherent structures to linear instabilities
我们认为湍流分层的“Kolmogorov”流，驱动水平剪切的正弦体强迫的形式中存在一个强加的背景线性稳定分层在第三个方向。这种流动结构允许对相干结构的形成进行受控调查，相干结构在这里通过随着分层强度的增加而使背景切变倾斜来将流动组织成水平层。通过数值收敛精确的稳定状态从直接数值模拟的混沌流，我们表明，第一次，一个强大的连接线性理论预测不稳定性从无穷小扰动的强大的有限振幅非线性分层状态中观察到的湍流。我们调查所观察到的垂直长度尺度是如何与主要的线性不稳定性，并与先前考虑的剪切不稳定性导致在其他水平剪切流层形成的例子进行比较。
2017-09-11 physics.flu-dyn
Three-dimensional shear driven turbulence with noise at the boundary
本文研究了三维不可压Navier-斯托克斯方程在部分边界噪声运动引起的剪切作用下的流动。噪声的影响是量化的上界的前两个时刻的耗散率。期望值估计与柯尔莫哥洛夫耗散律一致，恢复了确定性情况下的上界。边界的运动由一个Ornstein-Uhlenbeck过程给出;如果用Wiener过程代替Ornstein-Uhlenbeck过程，则可能会出现过度耗散。
2021-02-18 math.AP physics.flu-dyn
Route of hydrodynamic turbulence in rotating shear flow: Secondary perturbation triggers growing eigenmodes through the elliptical instability
旋转剪切流中的流体动力学湍流的起源是一个很大的难题，如包含科里奥利力的平面Couette流。虽然流动在实验室实验中经常表现出湍流，但根据线性扰动理论，它应该总是稳定的。我们表明，二次扰动的主要扰动流触发椭圆不稳定性在这样的系统，因此指数增长的本征模。这一结果在天体物理学和天体物理学中有直接的应用，因为天体物理学和天体物理学经常表现出具有开普勒角动量分布的湍流。我们解决了这样的开普勒流，这是类似于旋转库埃特流的湍流的起源。
2005-08-31 astro-ph cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Derivative moments in stationary homogeneous shear turbulence
一个统计上稳定的和几乎均匀的湍流剪切流建立了一个额外的体积强迫结合无应力边界条件的剪切方向。湍流能量和涡度拟能都是静止的，比以前使用网格重新划分的模拟更接近。随雷诺数的增加，时间波动减小。能谱和剪应力共谱表明，局部各向同性是令人满意的遵守在二阶矩的水平。然而，对于泰勒雷诺数为59<R_lambda<99的范围内的展向涡量和流向速度的横向导数，n ≥ 4时，n=7的高阶导数矩产生增加的矩。这些发现，这是在明显违反当地的各向同性，同意最近的测量。
2001-07-29 nlin.CD physics.flu-dyn
Coherent structures in Dissipative Particle Dynamics simulations of the transition to turbulence in compressible shear flows
本文采用耗散粒子动力学（DPD）方法模拟了可压缩流场向湍流转捩附近的相干结构。我们发现的结构是非常一致的不可压缩流的实验观察和DNS模拟，尽管在马赫数的几个数量级的差异。当流体变得更可压缩时，来自层流的分叉被抑制并向更高的雷诺数移动。这项工作强调了相干结构在过渡到湍流的鲁棒性，并说明了基于粒子的方法再现复杂的非线性不稳定性的能力。
2008-07-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Model for transitional turbulence in a planar shear flow
Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）；University of Warwick（华威大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文提出一个简化模型，用于描述平面剪切流中过渡湍流的现象，通过推导纳维-斯托克斯方程并分析湍流起始的模式和机制。
2026-02-23 physics.flu-dyn
2.5D turbulence in shear-thinning jets
针对剪切稀化流体湍流射流的维度转变问题，通过直接数值模拟揭示了垂直约束下2.5D混合维度湍流的形成机制、约束程度的调控作用及多级级联特性，为受限湍流动力学研究提供了新见解。
2024-08-19 physics.flu-dyn
Statistics of rigid fibers in strongly sheared turbulence
实际上，所有的流动本质上都是湍流的，并且包含某种不规则形状的颗粒，例如灰尘、花粉或细菌或昆虫等生命形式。颗粒对这种流动的影响，反之亦然，是非常重要的，并没有完全理解，特别是当颗粒是有限尺寸的。在这里，我们报告的实验研究，毫米纤维在强烈剪切湍流。我们发现，对于所有研究的雷诺数，纤维浓度和位置，在高雷诺数泰勒-库埃特湍流中，纤维显示出相对于平均流动方向的$-0.38π\pm 0.05π$（$-68 \pm 9^\circ$）的优选取向。尽管各向异性粒子的尺寸有限，但我们可以通过使用杰弗里方程来解释优先排列，该方程提供了简化点粒子方法的好处的证据。此外，纤维的角速度是强烈间歇性的，再次表明在湍流中的点粒子状行为。因此，尽管有经典的空间和时间滤波效应，大的各向异性颗粒仍然可以保留局部流的特征。
2019-08-21 physics.flu-dyn
Vertically Sheared Horizontal Flow-Forming Instability in Stratified Turbulence: Analytical Linear Stability Analysis of Statistical State Dynamics Equilibria
在弱或非旋转的层结湍流中经常观察到垂直带状的纬向急流，赤道平流层的准两年振荡和海洋的赤道深急流就是两个例子。解释分层湍流中射流的形成是地球物理流体动力学的一个基本问题。统计状态动力学（SSD）提供了强大的方法来分析湍流系统表现出紧急组织，如带状射流。在SSD中，动力学方程被直接写入湍流统计的演变，使得能够直接分析湍流的非相干分量和作为射流形成基础的相干大尺度结构分量之间的统计相互作用。SSD的二阶闭合，称为S3 T，以前已被应用于显示，在正压β-平面湍流中出现的带状射流通过统计不稳定性，被称为纬向不稳定。二维Boussinesq湍流提供了一个简单的非旋转分层湍流模型，类似于行星湍流的β平面模型。被称为垂直剪切水平流（VSHF）的射流经常出现在Boussinesq湍流的模拟中，但其动力学尚未被清楚地理解。在这项工作中，S3 T分析的纬向不稳定性扩展到研究VSHF出现在二维Boussinesq湍流使用的解析公式S3 T服从扰动稳定性分析。VSHF的形成是通过一个不稳定性，这是类似于在分层湍流的纬向不稳定性β-平面湍流。这种不稳定性被证明是惊人的相似的zonostrophic不稳定性，这表明，射流出现在地转和非旋转分层湍流可以被理解为相同的通用现象的实例。
2018-07-04 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Localised Arrowheads: The building blocks of elastic turbulence in rectilinear, sheared polymer flows
Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）
研究通过识别局部化箭头波揭示了矩形剪切聚合物流中弹性湍流的形成机制，发现其在流体中随机切换状态，但剪切速度小，不适用于混合。
2026-04-21 physics.flu-dyn
Mechanism for Sequestering Magnetic Energy at Large Scales in Shear-Flow Turbulence
大尺度剪切流对磁场的拉伸通常被认为会导致小尺度的增强和产生，本文根据天体物理学中对大尺度磁场的持续观测重新研究了这一问题。结果表明，在磁流体动力学湍流，不稳定的剪切流有意想不到的效果，隔离在大尺度的磁能，由于抵消非线性激发的大尺度稳定的本征模的应变运动。通过耗散率、能量转移率和通过人工去除稳定模式的磁场演化的可视化来量化这种效应。这些分析表明，仅基于线性不稳定性物理学的预测错过了实质性的动态，包括磁波动。
2022-06-14 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Increasing lifetimes and the growing saddles of shear flow turbulence
在线性稳定的剪切流中，湍流以随雷诺数变化的特征寿命自发地衰减。寿命随雷诺数的增加而急剧增加，因此讨论了在临界点处可能出现的发散现象，这标志着向持续湍流的转变。我们提出了一种机制，其中的寿命增加：在系统的状态空间中，湍流运动是由一个混乱的鞍。在这个鞍形空间中，产生了一个局部吸引的周期轨道，并经历了一个传统的分岔序列，从而产生混沌。形成的新的“湍流气泡”最初是一个吸引子，支持持续的混沌动力学。在其创建后不久，它就与自己的边界发生碰撞，通过边界，它变得泄漏并与周围的结构动态连接。支持瞬态湍流的混沌鞍的复杂性因此通过并入新气泡的残余而增加。结果，轨迹离开鞍形物并衰减到层流状态所需的时间增加。我们证明了这一现象在平面Couette流，并表明，特征寿命随雷诺数的非光滑和非单调变化。
2013-10-31 nlin.CD physics.flu-dyn
Linear instability of viscous parallel shear flows: revisiting the perturbation no-slip condition
针对线性稳定性分析无法预测典型粘性流湍流转捩的问题，研究提出两种固体壁面初始扰动的替代边界条件模型，其产生的线性不稳定性可解释湍流转捩，提示经典无滑移条件对流固界面物理的描述可能过度简化。
2024-07-09 physics.flu-dyn
A resolution of the turbulence paradox: numerical implementation
索末菲悖论（湍流悖论）大致说，在数学上，库埃特线性剪切流对所有雷诺数值都是线性稳定的，但在实验上，当雷诺数足够大时，在任何大小的扰动下都会发生从线性剪切到湍流的转变。在[Li，Lin 2011]中，我们提供了这个悖论的解决方案。本文的目的是提供一个数值实现的决议。该决议的主要思想是，即使线性剪切是线性稳定的，在线性剪切的任意小邻域中的慢轨道（也称为准稳态）可以是线性不稳定的。关键在于，在无限维中，一个规范的小并不意味着所有规范的小。我们的研究集中在一系列的二维振荡剪切，这是库埃特线性剪切加上小振幅和高频正弦剪切扰动。在流体速度变量中，该序列接近库埃特线性剪切（例如，在速度的$L^2$范数下），因此可以将其视为库埃特线性剪切加上小噪声;而在流体涡度变量中，该序列不接近库埃特线性剪切（例如，在速度的$H^1$范数下）。与Couette线性剪切不同，振荡剪切序列具有无粘线性不稳定性;此外，以振荡剪切序列为势函数，Orr-Sommerfeld算子在雷诺数足够大时具有不稳定的特征值，这将导致瞬态非线性增长，表现为瞬态湍流。本文的主要结果验证了这种瞬态增长。
2011-07-18 math-ph math.AP math.DS
Letter: Mathematical Foundation of Turbulence Generation-Symmetric to Asymmetric Liutex/Rortex
长期以来，涡被认为是湍流的“积木”和“肌肉”。流体运动的刚性旋转部分被定义为一个新的物理量，称为Liutex（以前称为Rortex）。数值模拟和实验结果表明，在流动转捩和低雷诺数湍流中出现了发夹涡森林，而在充分发展的湍流中出现了越来越多的单腿涡。这封信表明发夹涡是不稳定的。剪切与涡的相互作用使发夹涡减弱或失去一条腿。这一结论是在没有任何物理假设的情况下，通过柳特克斯定义和数学分析得出的。由于Liutex的定义将一对涡量元素中较小的元素作为旋转强度，使得涡旋的非对称性是由对称切变和对称Liutex的相互作用引起的。对于二维流体旋转，如果扰动剪切作用于较大的单元，则旋转强度不会改变，但是如果扰动剪切作用于较小的单元，则由于Liutex强度定义，旋转强度将立即改变。对于刚性旋转，如果切变涡和流体涡都有相同的方向，例如，顺时针方向，柳特克斯强度不会改变。如果切变涡度和流体涡度的方向不同，顺时针和逆时针方向各一次，柳特克斯强度将减弱。然后，发夹涡可能失去对称性，甚至变形为单腿涡。单腿涡不能保持平衡，必然会产生混沌运动和流动波动。这被认为是湍流形成的数学基础。这一理论已被我们的边界层转捩DNS结果所验证。
2019-05-08 physics.flu-dyn
Turbulence and self-similarity in highly-aerated shear flows: the stable hydraulic jump
水跃经常在自然和人为环境中遇到。从超临界流到亚临界流的转变涉及大的能量耗散率和大量的空气夹带，从而阻止了双相流测量仪器的使用。本文介绍了一个稳定的水跃的弗劳德数为4.25的实验研究，利用新的侵入式相位检测探头技术和基于图像的测速从侧面的角度来看。获得了冲击区和滚柱区的湍流估算，包括雷诺应力、湍流积分尺度和速度脉动谱。速度谱在惯性子区有一个-5/3的斜率，在较大的频率处变平。这被认为与从惯性范围到与气泡尺度相关的频率的能量转移有关。总的来说，收集的数据对于高保真数值模型验证特别感兴趣，该研究代表了空气-水流研究的进步。
2019-07-11 physics.flu-dyn
Statistical State Dynamics based study of turbulence in Eady fronts. Part 1. Instability
Harvard University（哈佛大学）
本研究将统计状态动力学二阶闭合稳定性分析适配于Eady锋面，证实无分层壁面剪切流中维持流向滚转-条带结构的湍流机制同样适用于该锋面，建立了地球物理与工程尺度剪切流湍流的基础关联。
2026-11-04 physics.flu-dyn
