Inverse energy cascade and emergence of large coherent vortices in turbulence driven by Faraday waves
本文报道了法拉第波驱动湍流中通过逆能量级联产生大相干涡旋的实验结果。法拉第波中漂浮物的运动是三维的，但其水平速度波动与二维湍流表现出意想不到的相似性。通过测量拉格朗日速度的频谱发现了逆叶栅，并通过计算水平速度脉动的三阶矩证实了逆叶栅的存在。这是在深水中广泛的波长范围内观察到的。这一结果拓宽了最近关于薄层中法拉第波的研究范围[A. von Kameke，\textit{et al.}，\textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf{107}，074502（2011）]。
2013-03-26 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
Transient inverse energy cascade in free surface turbulence
我们研究了在固定特征强迫尺度下，不同厚度流体层中直接数值模拟产生的大雷诺数下自由表面湍流的统计特性。我们观察到一个瞬态逆级联的生产，其持续时间取决于该层的厚度，随后过渡到三维湍流最初产生接近底部，无滑移边界。通过关闭强迫，我们研究了衰减的湍流制度，我们发现它不能用指数律来描述。我们的研究结果表明，边界条件在薄层中产生的湍流的性质中起着重要的作用，并限制了产生二维现象的条件。
2022-12-09 physics.flu-dyn
Multi-branch Shell Models of Two-Dimensional Turbulence exhibit Dual Energy-Enstrophy Cascades
Laboratoire de Physique de l’École normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；Université Paris-Saclay, CNRS, UMR 9015, LISN（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，UMR 9015，LISN）
本文提出多分支壳模型，通过层次化几何结构实现二维湍流中能量-涡量双级联，验证了热谱相符性与统计稳态级联，同时研究了局部传输和非高斯性。
2026-03-12 physics.flu-dyn
Steady states in dual-cascade wave turbulence
本文研究了描述局部双级联波湍流的动力学微分方程的定态解。我们给出了一个完整的分类单级联状态，其中有一个有限的流量只有一个守恒量。稳态谱的分析是基于相空间分析的基础动力系统的轨道。动力系统的轨道表明爆破行为，对应于一个“尖锐的前”，其中频谱消失在一个有限的波数。的KZ和热力学标度的中间渐近，以及奇异解的作用，进行了讨论。
2020-03-10 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
Non-equilibrium fluctuations of the direct cascade in Surface Quasi Geostrophic turbulence
本文通过高分辨率直接数值模拟研究SQG湍流中表面势能通量的时间涨落，发现能量收支瞬时不平衡会产生谱的次主导修正，并利用多尺度方法与量纲闭合推导出适用于α-湍流的幂律修正理论预测，同时提出可推广的平衡与非平衡贡献分离方法。
2024-06-11 physics.flu-dyn
Regimes of turbulence without an energy cascade
对湍流$^4$ He和$^3$ He-B的实验和数值模拟表明，在流体动力学长度尺度大于量子涡旋之间的平均距离时，能谱服从与普通流体均匀各向同性湍流相同的5/3 Kolmogorov定律。5/3定律的重要性在于，它指出了从大涡旋到小涡旋的理查森能量级联的存在。然而，也有证据表明量子湍流制度没有柯尔莫哥洛夫标度。这就提出了一些重要的问题，为什么在这样的制度，柯尔莫哥洛夫频谱未能形成，什么是湍流的物理性质没有能量级联，以及流体动力学模型是否可以解释湍流超流氦的不寻常行为。在这项工作中，我们描述了简单的物理机制，防止形成的Kolmogorov标度的热逆流，并分析了必要的条件出现准经典制度的量子湍流在低温下注入涡环。我们的模型证明了量子湍流的流体动力学描述，并揭示了一个意想不到的制度的涡旋动力学。
2016-09-30 physics.flu-dyn
Inverse energy cascade in nonlocal helical shellmodels of turbulence
对傅立叶空间中的纳维-斯托克斯方程进行螺旋度本征态的精确分解[F. Waleffe，Phys.FluidsA4，350（1992）]我们介绍了一种用于非局部三元相互作用湍流的螺旋壳模型的修改版本。通过使用分析参数和数值模拟，我们表明，存在一类模型，具有特定的螺旋结构，表现出统计稳定的逆能量级联，在密切类似的纳维-斯托克斯方程的预测限制到相同的螺旋相互作用。我们进一步支持这样的想法，湍流能量转移是一个强大的纠缠之间的三个具有不同的传输特性的结果。
2015-11-03 physics.flu-dyn
Inducing intermittency in the inverse cascade of two dimensional turbulence by a fractal forcing
我们表明，在三维湍流的前向级联中，由于能量耗散集中在一个小的分形维数小于3的集合中，显示出自相似性（缺乏自相似性），二维湍流的逆级联也可以显示缺乏自相似性和自相似性，如果能量注入被限制在一个分形维数小于2。本文对二维湍流进行了一系列数值模拟，采用了相同强迫长度尺度的不同强迫函数，但不同的分维$D$，从经典的$D=2$情况到点涡情况$D=0$。结果表明，随着强迫的分维从$D=2$降低，自相似性消失，出现不连续性，不同结构函数的标度$\langle |δu_\|^p| \rangle\propto r^{ζ_p}$与量纲分析预测的$ζ_p=p/3$不同.因此，本模型提供了一个独特的例子，不规则性是受控的，因此可以揭示和提供测试床的湍流的多重分形模型。
2022-06-06 physics.flu-dyn
Cascade-driven fragmentation-aggregation transitions in decaying turbulence
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本研究提出级联控制框架，揭示衰减湍流中Hinze尺度动态变化驱动破碎-聚并转变，预测临界指数5/3，并通过数值模拟和实验验证，取代传统瞬时准则。
2026-09-22 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
Turbulence generation through an iterative cascade of the elliptical instability
湍流的本质是在很宽的空间尺度上通过涡流的形成、相互作用和破坏来传递能量--从能量注入的最大尺度到能量通过粘性耗散的最小尺度。目前，还没有一个机制框架来捕捉涡的相互作用如何驱动这个级联。我们表明，迭代的椭圆形不稳定，所产生的相互作用的反向旋转的旋涡，导致湍流的出现。我们演示了如何非线性发展的椭圆形不稳定产生一个有序的阵列的反平行二级丝。次级纤维相互作用，导致更小的三级纤维的形成。在实验和模拟中，我们观察到两个和三个迭代的级联，分别。我们的观察表明，椭圆不稳定性可能是湍流叶栅发展的基本机制之一。
2019-11-21 physics.flu-dyn
The Inverse Energy Cascade of Two-Dimensional Turbulence
本论文主要是对电磁力作用下肥皂膜中的能量逆级联进行实验研究。它侧重于表征逆级联的重要特征，例如它的范围，能量如何在范围内分布以及能量如何流过范围。本文还探讨了与逆级联存在性相关的尺度不变性假设。这些研究表明，逆叶栅范围的程度和能量分布的行为与尺寸的预测是一致的。在逆叶栅范围内的能量流被证明是很好地描述从纳维-斯托克斯方程获得的精确的数学预测。在任何时候都没有在反级联范围内的能量流所产生的e-m细胞的行为惯性或在一个标度不变的方式。证据表明，级联可以成为规模不变的惯性范围的发展，是一个系统必须满足创建这样一个惯性范围的要求。
2001-03-19 physics.flu-dyn
Two point third order correlation functions for quasi-geostrophic turbulence: Kolmogorov-Landau approach
我们使用Kolmogorov（以及后来Landau在他的流体动力学论文中）提出的更直观的方法，计算了准地转湍流中赝位涡拟能的前向级联和准地转湍流中的逆能量级联的一些三阶结构函数。
2008-01-02 physics.flu-dyn
Stationary and non-stationary energy cascades in homogeneous ferrofluid turbulence
本文研究均匀铁磁流体湍流的总能量传递，利用两点相关函数导出二阶统计矩与能量注入率的精确关系，并通过稳态与非稳态直接数值模拟验证其普适性。
2024-05-07 physics.flu-dyn
Inverse and direct energy cascades in 3D MHD turbulence at low-Rm
本实验研究分析了湍流的维数与其能量传递的放大或缩小性质之间的关系。我们这样做，迫使低$Rm$磁流体动力学（MHD）湍流在一个封闭的通道，而精确地控制其维数的外部施加的磁场。我们首先确定一个特定的长度尺度$\hat{l}_\perp^c$，从较大的准二维的分离较小的三维结构。然后，我们表明，逆能量级联的水平动能沿水平尺度总是可以观察到在大尺度上，但它延伸到该地区的三维结构。与此同时，直接的能量级联局限于最小的和强烈的三维尺度观察。因此，这些动态似乎不是简单地由单个尺度的维度，也不是由强迫尺度，不像在其他研究。事实上，我们的研究结果表明，运动学和动力学之间的关系是不普遍的，可能强烈依赖于在发挥作用的强迫和耗散机制。
2018-06-08 physics.flu-dyn
Hilbert Statistics of Vorticity Scaling in Two-Dimensional Turbulence
本文分析了二维湍流涡度场$ω(x,y)$的逆能量级联和正涡度拟能级联的标度特性。这是通过应用一个基于希尔伯特的技术，即希尔伯特-黄变换，从$8192^2$网格点直接数值模拟的二维湍流与强迫尺度$k_f=100$和埃克曼摩擦获得的涡量场。用强迫尺度$k_f$将观测到的涡度$ω$和瞬时波数$k(x)$的$C_i(x)$模态的联合概率密度函数$p(C,k)$分解为两部分，分别对应于逆能量级联和正向涡度拟能级联。发现在给定的波数$k$下，所有的条件pdf $p(C\vert k)$都有指数尾.在逆能量级联中，$p(C\vert k)$的形状确实彼此坍缩，表明是非间歇性级联。测量的标度指数$ζ_ω^I(q)$与统计阶数$q$是线性的，即，$ζ_ω^I(q)=-q/3$，证实了非间歇性级联过程。在前向涡度拟能级联中，$p(C\vert k)$的核心部分随波数$k$的变化而变化，表现为间歇性的前向级联。测量的标度指数$ζ_ω^F(q)$与$q$是非线性的，并且可以通过对数泊松拟合来很好地描述：$ζ_ω^F(q)=\frac{1}{3}q+0.45\left(1-0.43^{q}\right)$。然而，提取的涡度标度指数$ζ_ω(q)$的逆能量级联和前向涡度拟能级联是不一致的Kraichnan \rq{}的理论预测。需要新的理论来解释所观察到的标度行为的涡度场的二维湍流。
2014-01-16 physics.flu-dyn
Cascades of turbulent kinetic energy and multicomponent scalars in a momentum-scalar coupling turbulence driven by multiscale forces under homogeneous and isotropic hypotheses
本研究初步理论探索了多尺度力驱动的动量-标量耦合湍流中多重耦合机制对湍动能和多分量标量级联的控制作用，验证了四重级联过程并发现了多个新的VF子范围。
2024-06-05 physics.flu-dyn
Hindered energy cascade in highly helical isotropic turbulence
基于Richardson-Kolmogorov现象学的湍流能量级联的传统方法忽略了与湍流螺旋度相关的新兴涡旋的拓扑结构。通常认为螺旋度在湍流系统中起重要作用，例如，支持大规模磁场的产生，但其对小规模能量级联的影响从未被观察到。我们首次提出了一个广义的各向同性湍流现象与任意频谱分布的螺旋度。我们讨论了具有新螺旋度效应的直接湍流叶栅的各种情况，这种效应可以解释为对光谱能量传递的阻碍。因此，能量被累积和重新分配，使得非线性相互作用的效率将足以提供恒定的能量通量。我们证实了我们的现象，高雷诺数数值模拟的基础上的螺旋湍流壳模型。在我们的模型中，能量只在一定的大尺度上注入，而螺旋度的来源分布在所有尺度上。特别地，我们发现螺旋瓶颈效应可以出现在能谱的惯性区间。
2015-11-10 physics.flu-dyn
Cascade of circulicity in compressible turbulence
本文通过推导环量的Monin-Yaglom关系并结合粗粒化分析，证明在具有螺线管分量的外力驱动下，可压缩三维湍流中存在环量的有效级联，并区分了惯性区内传递项与产生项的贡献。
2022-07-25 physics.flu-dyn
Evidence for multiplicative cascades as the origin of small-scale intermittency in turbulence
本研究提供了小尺度湍流中强烈事件的动力学与能量级联之间关系的证据。我们使用广义（Hölder）的手段来跟踪强烈的事件的涡度拟能和耗散的各向同性湍流的直接数值模拟的时间演化。我们表明，这些事件调制的大规模波动，它们的演变是一致的本地乘法级联，假设由一个广泛的类湍流的不稳定性模型。
2021-05-16 nlin.CD physics.flu-dyn
Effective transport by 2D turbulence: Vortex-gas theory vs. scale-invariant inverse cascade
本文研究二维湍流有效扩散率，发现尺度不变逆级联标度失效，并提出由孤立涡旋及涡核局部耗散主导的替代标度律，且与DNS定量一致。
2025-03-19 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
A closure theory for the split energy-helicity cascades in homogeneous isotropic homochiral turbulence
本文研究了三维均匀各向同性湍流的能量传递特性，其中非线性传递以使螺旋度为正的方式改变。在这个框架中，被称为同手性湍流，一个适应涡阻尼准正常马尔可夫（EDQNM）封闭推导出在非常大的雷诺数，顺序$10^5$的基础上泰勒尺度的动态分析。在协议与以前的研究结果，逆级联的能量与动能谱一样，$\propto k^{-5/3}$被发现的尺度大于强迫。结合，螺旋度朝向更大的波数的前向级联得到的动能谱的尺度像$\propto k^{-7/3}$。通过跟踪闭合谱方程在很长一段时间内的演化过程，以及在尺度上的巨大扩展，我们发现了逆能流前沿的非单调形状的发展。分析了受迫和非受迫两种情况下的动能和积分尺度的长时间演化。
2017-07-19 physics.flu-dyn
Helicity dynamics, inverse and bi-directional cascades in fluid and MHD turbulence: A brief review
我们简要回顾了螺旋度动力学，反向和双向级联流体和磁流体动力学（MHD）湍流，重点是后者。湍流系统的能量，在非耗散情况下的不变量，通过非线性模式耦合转移到小尺度。五十年前，人们认识到，对于二维流体，能量级联而不是更大的尺度，三维MHD中的磁螺旋度也是如此。然而，最近获得的证据表明，事实上，对于一系列的控制参数，有系统，其理想的不变量可以转移，恒定的通量，大尺度和小尺度，如MHD或旋转分层流，在后一种情况下，包括准地转强迫。这种双向、分裂、级联直接影响在这些流中发生混合和耗散的速率，其中非线性涡流与具有各向异性色散定律的快波相互作用，例如由于施加的旋转、分层或均匀磁场。级联的方向可以在某些情况下，通过使用唯象参数，其中之一，我们在这里得出以下的情况下，在电子MHD的逆磁螺旋级联的经典线路。随着来自大型实验室实验、高性能计算和现场卫星观测的更高分辨率的数据集，机器学习工具正在为湍流研究带来新的视角，例如帮助设计新的显式次网格尺度参数化，这可能导致增强物理洞察力，包括在未来这些新的双向级联的情况下。
2019-03-12 physics.flu-dyn
On the role of vorticity stretching and strain self-amplification in the turbulence energy cascade
湍流由于大尺度能量注入而产生细尺度运动的趋势通常被看作是由涡量拉伸驱动的动能的尺度级联。这最近已经通过精确的空间-局部关系进行了评估[Johnson，P. L. 2020年，物理学评论快报，\textbf{124}，104501]，这也突出了菌株自扩增的贡献。在本文中，这两个机制的作用进行了更详细的探讨。在相同尺度下过滤的速度梯度之间的涡量拉伸和应变放大相互作用约占能量级联速率的一半，直接将受限的欧拉动力学与能量级联联系起来。然而，多尺度应变放大和涡度拉伸同样重要，并且更类似于涡动粘性物理。此外，随之而来的证据的幂律衰减的能量转移的贡献，从不同的规模支持的概念，能源级联，虽然是一个'漏'的。除了涡量拉伸和应变自放大之外，还引入了第三种能量传递机制，并与二维逆叶栅中重要的涡变薄机制相关。模拟结果表明，这种机制也提供了一个净源的三维湍流的后向散射，在与瓶颈效应的尺度范围内。总之，这些结果为大涡模拟建模提供了丰富的内涵。
2021-02-13 physics.flu-dyn
The coherent structure of the energy cascade in isotropic turbulence
本文通过各向同性湍流数值模拟，揭示正向能量级串主要发生在两个反向发夹状高涡量区之间的高应变率区域，其平均速度场呈鞍点拓扑，并指出应变率自放大贡献85%的能量传递，涡旋拉伸不足15%。
2025-01-01 physics.flu-dyn
Theoretical analysis of quantum turbulence using the Onsager "ideal turbulence" theory
我们调查的三维量子湍流所描述的Gross-Pitaevskii模型使用的分析方法，利用Onsager的“理想湍流”理论。我们推导出尺度间动能通量的尺度独立性，并建立了一个双级联的方案：在尺度远大于平均涡间$\ell_i$时，Richardson级联成为主导，而在尺度远小于$\ell_i$时，量子应力诱导另一种级联.然后，我们评估相应的速度功率谱使用的唯象参数。本文还讨论了这种新的级联与开尔文波级联的关系，我们称之为量子应力级联。
2021-01-27 cond-mat.other physics.flu-dyn
A stochastic model of cascades in 2D turbulence
二维湍流中能量和涡度拟能的双重级联不能简单地用描述三维湍流中能量级联的Richardson-Kolmogorov方案来理解。相干的上尺度和下尺度通量指向光谱空间中相互作用的非局部性，因此流的特定空间结构可能是重要的。壳模型缺乏空间结构，在谱空间中只有局部相互作用，确实不能再现能量逆级联的正确标度。为了排除的可能性，在光谱空间中的相互作用的非局部性是至关重要的双重级联，我们引入了一个随机的光谱模型的级联，这是本地的光谱空间，并显示正确的缩放的直接拟能和逆能量级联。
2011-12-30 nlin.CD physics.flu-dyn
What is turbulence, what is fossil turbulence, and which ways do they cascade?
湍流被定义为流体运动的漩涡状状态，其中漩涡的惯性漩涡力大于倾向于阻尼漩涡的任何其他力。根据这一定义，湍流总是从小尺度（产生涡量的地方）级联到更大尺度（其他力占主导地位，湍流发生变化）。古湍流是由湍流产生的水物理场中的任何扰动，该扰动在流体在扰动尺度下不再是湍流之后仍然存在。化石湍流模式和化石湍流波保存和传播有关先前湍流的信息到更大和更小的长度尺度。利用空间望远镜在宇宙微波背景中探测到的温度各向异性，确定了大爆炸化石湍流模式。分层剪切流和尾流的直接数值模拟表明，湍流和化石湍流相互作用是可识别的和持久的。
2012-03-23 astro-ph.CO physics.flu-dyn
Energy and enstrophy fluxes in the double cascade of 2d turbulence
本文对定常条件下的二维湍流进行了高分辨率的直接数值模拟。本文研究了能量涡度拟能双级联的发展，发现在扩展惯性范围的极限内，它与经典的Kraichnan理论是相容的。对能量通量和涡度拟能通量在物理空间的联合分布的分析揭示了一个很小的互相关值。这一结果支持了许多实验和数值研究，只有一个叶栅产生。
2006-12-15 nlin.CD physics.flu-dyn
Van der Waals Cascade in Supercritical Turbulence near a Critical Point
研究了超临界流体在气液临界点附近的强湍流。具体来说，我们考虑的情况下，柯尔莫哥洛夫尺度是远远小于平衡相关长度$ξ$。虽然湍流破坏了平衡临界涨落，但$ξ$仍然提供了两种能量级联之间的交叉长度尺度。在比$ξ$大得多的尺度上，Richardson级联起主导作用，而在比$ξ$小得多的尺度上，密度涨落会引起另一种级联，我们称之为范德华级联。文中还讨论了观察范德瓦耳斯叶栅所需的实验条件。
2021-01-28 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Influence of the condensate and inverse cascade on the direct cascade in wave turbulence
在直接数值模拟表面重力波的各向同性湍流的哈密顿方程的框架中，观察到长波背景或凝聚的形成。指数的直接级联光谱在不同水平的人工冷凝抑制显示出一种趋势，变得更接近的预测波湍流理论在较低水平的冷凝。提出了一个简单的定性解释的机制，这种现象。
2009-11-04 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the turbulent energy cascade in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
基于非线性相互作用的弱性和级联能量在波矢空间的各向异性，用唯象理论讨论了太阳风等离子体中Alfvénic湍流能量级联的发生问题.在这里，这个悖论是审查通过正式推导的Yaglom关系从各向异性磁流体动力学方程。Yaglom关系式涉及由速度和磁场计算的三阶矩，并涉及两个Elsässer矢量场，就湍流的航天器观测而言，特别有用。
2010-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Orthogonal and antiparallel vortex tubes and energy cascades in quantum turbulence
我们通过直接观察Gross-Pitaevskii方程数值模拟中的涡度分布来研究量子湍流中的能量级联动力学。通过对涡量分布的各个尺度进行傅立叶滤波，发现大尺度反平行涡管产生与大尺度反平行涡管正交的小尺度涡管，这是能量从大尺度到小尺度级联的表现。我们揭示了在这些过程中的量子化涡旋线的动力学。
2018-07-14 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Reply to "Comment on 'Theoretical analysis of quantum turbulence using the Onsager ideal turbulence theory'"
我们驳斥了Krstulovic，L'vov和Nazarenko [arXiv：2107.10598]对我们的论文[Phys. Rev. E 103，023106（2021）]的评论中表达的批评。我们首先表明，流通量的量化在我们的分析中并没有被忽略。然后，我们提出了一个更复杂的分析，以避免一个微妙的问题的规律性的速度场。因此，我们捍卫我们的论文的主要结果，它预测的双级联的情况下，量子应力级联遵循理查森级联。我们还对开尔文波级联与量子应力级联之间的关系提出了一个猜想。
2021-11-23 cond-mat.other physics.flu-dyn
Helicity cascades in rotating turbulence
螺旋度（速度涡度相关性）的影响进行了研究，在直接数值模拟旋转湍流下降到0.02的Rossby数。结果表明，净螺旋度的存在起着重要的作用，在流动的动力学。特别是，在小的Rossby数，能量级联到大尺度，正如预期的那样，但螺旋度然后可以主导级联到小尺度。一个唯象解释的螺旋度减慢波涡相互作用的直接级联导致新的小尺度能量和螺旋度谱的惯性指数的预测。
2008-09-04 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Structure of coherent vortices generated by the inverse cascade of two-dimensional turbulence in a finite box
本文讨论了有限盒内二维湍流中逆叶栅产生的相干涡的结构和几何特征。我们表明，普遍的速度分布，建立以前，对应于被动制度的流量波动。我们发现的涡核半径和涡的大小，并认为，在盒子中产生的涡量取决于系统参数。
2015-11-10 nlin.CD physics.flu-dyn
Cascades in nonlocal turbulence
我们考虑了2D Gross-Pitaevsky模型中的发达湍流，该模型描述了从原子和光学物理到凝聚态物质、流体和等离子体的各种现象。众所周知的困难的问题是，在弱湍流近似的逆和正叶栅的假设的本地频谱进行要么是零或有错误的符号的通量，这样的频谱不能实现。我们解析推导出精确的通量恒常法（类似物的Kolmogorov的4/5定律不可压缩流体湍流），表示通过四阶矩和有效的任何非线性。我们确认直接数值模拟的通量定律。我们表明，一个恒定的通量实现了非局域波相互作用的直接和反级联。在两个叶栅中，波谱（二阶矩）接近于轻微（热力学）扭曲的热平衡。
2015-03-11 nlin.CD physics.flu-dyn
An update on the double cascade scenario in two-dimensional turbulence
本文在一组直接数值模拟的基础上讨论了均匀、各向同性、二维湍流的统计特征，这些数值模拟的分辨率达到了前所未有的$32768^2$。通过迫使系统在中间尺度，狭窄，但明确的惯性范围发展的逆和直接级联的两个柯尔莫哥洛夫定律的结构功能，第一次，同时观察到。逆级联谱被发现是一致的Kolmogorov-Kraichnan预测，是强大的方面存在的拟能通量。直接级联被发现是更敏感的有限尺寸效应：光谱的指数有一个修正方面的理论预测，通过增加分辨率消失。
2010-06-21 nlin.CD physics.flu-dyn
Energy cascades in rapidly rotating and stratified turbulence within elongated domains
我们研究强迫，rapildy旋转和稳定分层湍流在一个细长的域使用渐近展开在同时低Rossby数$Ro\ll1$和大域高度相比，能量注入规模，$h=H/\ell_{in}\gg1$。所得方程取决于参数$λ=(h Ro )^{-1}$和弗劳德数$Fr$。一组广泛的直接数值模拟（DNS）进行探索的参数空间$(λ,Fr)$。在弱层结（大$Fr$）下，当$λ$足够大时，观测到一个反向级联.在强分层（小$Fr$）时，流动变得近似流体静力学，并且总是观察到逆叶栅。对于弱分层和强分层，我们提出的理论论据支持所观察到的能量级联现象。我们的研究结果揭示了旋转和分层湍流的相图中的渐近区域，这是很难达到的蛮力DNS。
2021-10-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
An Empirical Investigation of Scaling Behavior in the Atmospheric Turbulence for Understanding the Underlying Cascade Process
我们研究了在大气近地层采集的风速时间序列的标度行为，并将其与两种常用的级联模型，截断稳定分布和对数正态模型进行了比较。结果表明，虽然两种模型都能描述概率密度函数随着时间尺度的增加从非高斯分布向类高斯分布的变化，但它们不能同时拟合收益概率和时刻的标度行为。这一工作为进一步认识大气湍流中的级联过程提供了一些线索。
2012-11-30 physics.ao-ph 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
Regime Transition in the Energy Cascade of Rotating Turbulence
在旋转湍流的背景下，利用与速度场无关的三维各向同性随机力，采用直接数值模拟，探索了从分裂到前向动能叶栅系统的过渡。我们的参数研究涵盖了大纵横比域和广泛的旋转速率的约束效应。结果表明，对于固定的几何尺寸的Rossby数作为一个控制参数，而对于一个固定的Rossby数的产品的域大小沿旋转轴和强迫波数的管辖量的能量级联成反比。因此，状态转换标准取决于两个控制参数。
2019-04-06 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Counterflow-Induced Inverse Energy Cascade in Three-Dimensional Superfluid Turbulence
低温量子湍流通常用两种不混溶的流体来描述，这两种流体可以以非零的平均相对速度流动。这种非平衡态被称为逆流超流湍流。我们在这里报告的出现逆流诱导的逆能量级联在三维超流流进行广泛的数值模拟的Hall-Vinen-Bekarevich-Khalatnikov模型。随着平均逆流强度的增加，观察到从全三维湍流到呈现分裂叶栅的准二维系统的突然转变。这项工作的结果可以激励新的实验设置，研究准二维超流湍流在大部分的三维实验。它们也可能在由不止一种流体成分描述的系统中找到超流体之外的应用。
2020-12-17 cond-mat.other physics.flu-dyn
Comment on "Theoretical analysis of quantum turbulence using the Onsager ideal turbulence theory''
在最近的一篇论文[T。Tanogami Phys. Rev. E 103，023106 ]提出了一种量子湍流的场景，其中在小于涡间距离的尺度上的能谱由量子应力级联主导，这与开尔文波级联预测相反。本文的目的是强调在推导量子应力级联中的一些物理问题，特别是强调忽略了环流的量子化。
2021-07-22 cond-mat.other physics.flu-dyn
Nonlinear superposition of direct and inverse cascades in two-dimensional turbulence forced at large and small scales
我们询问的性质的二维Navier-Stokes湍流同时被迫在小尺度和大尺度。背景动机来自于对大气湍流的观测结果。我们表明，速度场是服从于两个辅助速度场的总和被迫在大，小尺度和表现出直接拟能和逆能量级联，分别。值得注意的是，这两个辅助领域调和通量的普遍性质与正统计相关的惯性范围内。
2011-10-26 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Kolmogorov and Kelvin wave cascades in a generalized model for quantum turbulence
我们利用广义Gross-Pitaevskii方程对衰减的量子湍流进行了数值模拟，该方程包含了超平均场修正和非局域相互作用势。选择的非局部电位，以模仿他II通过引入一个Roton最小的激发光谱。我们观察到，在大尺度上的统计行为的流动是独立的相互作用的潜力，但在尺度小于涡间距离的开尔文波级联增强的广义模型。在此范围内，不可压动能谱不仅与波数成比例，而且与能量通量和涡间距离成比例，均符合Kelvin波叶栅弱波湍流预报。
2020-10-19 cond-mat.other physics.flu-dyn
Pseudo-invariants causing inverse energy cascades in three-dimensional turbulence
三维（3D）湍流的特征在于从运动的积分尺度到粘性耗散尺度的动能和螺旋度（第二无粘流不变量）的双重前向级联。然而，在螺旋流中，例如具有破缺镜像对称性的强旋转流，可以观察到与二维湍流（2D）类似的反向能量级联，其中第二个正定流动不变量，拟能，与3D中的螺旋度不同，有效地阻止了能量的前向级联。在纳维-斯托克斯方程的谱螺旋分解中，以前已经表明，一个三波（三元组）相互作用的子集在3D中以类似于2D中的拟能的方式保持螺旋度，从而导致3D中的类似2D的逆能量级联。在这项工作中，我们从理论上和数值上表明，存在一个额外的子集的相互作用保存一个新的伪不变除了能量和螺旋度，这有助于无论是正向或反向的能量级联取决于特定的三重相互作用的几何形状。
2016-10-11 nlin.CD physics.flu-dyn
Energy transfer and dual cascade in kinetic magnetized plasma turbulence
非线性相互作用如何在可用的自由度上重新分配波动能量的问题，在磁化弱碰撞等离子体中的湍流和输运研究中具有根本的重要性，范围从空间设置到聚变装置。在这封信中，我们提出了一个理论的双重级联发现在这样的等离子体，它预测了一系列的新的行为，区分这种级联的中性流体湍流。这些现象解释的非线性陀螺动力学的光谱传输的约束性质。伴随这一理论的是这些现象的第一次观察，通过直接数值模拟获得使用gyrokinetic代码{ \tt AstroGK}。所发现的基本机制提供了一个框架，了解湍流能量传递耦合尺度本地和非本地。
2011-04-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Origin of the inverse energy cascade in two-dimensional quantum turbulence
我们建立了二维量子湍流中团簇涡旋的逆能量级联和空间关联之间的统计关系。惯性尺度$r$上的柯尔莫哥洛夫谱$k^{-5/3}$对应于具有不同符号的涡之间的成对关联函数，其衰减为幂律，其中成对距离被给定为$r^{-4/3}$。为了检验这些标度关系，我们提出了一种新的强迫和耗散点涡模型，捕捉湍流动力学的量子化涡的紧急集群的同号涡。在统计中性系统中发展的逆能量级联起源于这种随时间演化的涡团。
2017-05-10 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Direct and inverse energy cascades in a forced rotating turbulence experiment
我们提出了一个统计稳定的旋转湍流实验中的双级联的动能的实验证据。湍流是由一组垂直襟翼产生的，这些襟翼不断地向旋转水箱的中心注入速度波动。能量转移的两点三阶三分量速度结构函数，我们使用立体粒子图像测速仪在旋转框架中测量评估。在没有整体旋转的情况下，能量从大尺度转移到小尺度，就像在经典的三维湍流中一样。在非零转速下，水平动能呈现出双重级联：小尺度下为正级联，大尺度下为逆级联。相比之下，垂直动能总是从大尺度转移到小尺度，这种行为让人想起二维湍流中被动标量的动力学。在最大旋转速率的流动几乎是二维的，和一个纯粹的逆能量级联被发现的水平能量。为了描述按尺度的能量收支，我们考虑将Kármán-Howarth-Monin方程推广到非均匀湍流，其中能量输入被明确地描述为从襟翼通过进行测量的控制体积表面的湍流能量平流。
2014-12-12 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Cascades and Kolmogorov's lognormal scaling in two-dimensional bacterial turbulence
该研究利用实验速度场数据，验证了二维细菌湍流中逆能量级联与正向拟涡能级联共存，并证实能量耗散和拟涡能的对数正态统计符合柯尔莫哥洛夫1962年理论，为主动流模型提供了基准。
2024-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
