Maintenance of a columnar vortex by inertial waves in rotational turbulence
Landau Institute for Theoretical Physics, Russian Academy of Sciences（朗道理论物理研究所，俄罗斯科学院）；National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）；Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences（奥西普扬固体物理研究所，俄罗斯科学院）
本文提出一种理论，通过外围惯性波吸收维持快速旋转湍流中的地转涡旋，确定其平均速度径向分布，并经实验验证模型有效性。
2026-09-09 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Decaying turbulence and developing chaotic attractors
在自由衰减湍流中，研究了分布混沌的两个主要吸引子之间的竞争，一个与平移对称性（均匀性）有关，另一个与旋转对称性（各向同性）有关。结果表明，与统计稳定的均匀各向同性湍流的情况下，与旋转对称性（和Loitsyanskii积分控制）的吸引子可以主导湍流局部动力学在衰减的中间阶段，因为与平移对称性（和Birkhoff-Saffman积分控制）的吸引子仍然没有得到足够的发展。DNS数据被用来支持这一结论。
2016-02-15 nlin.CD physics.flu-dyn
Tracking the rotation of light magnetic particles in turbulence
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Consiglio Nazionale delle Ricerche - Istituto per le Applicazioni del Calcolo（意大利国家研究委员会计算应用研究所）
该研究提出了一种通过单摄像头2D图像解析湍流中轻磁性颗粒旋转运动的实验方法，用于深入研究颗粒的旋转动力学及湍流调控。
2025-11-20 physics.flu-dyn
Inertial Range Scaling in Rotations of Long Rods in Turbulence
我们测量了长度为$2.8 < l/η<72.9 $的中性浮力棒在湍流中的转动统计。对于在惯性范围内的长度的粒子，我们推导出的均方旋转速率，$< \dot{p}_i \dot{p}_i > \propto l^{-4/3}$的标度关系，并表明测量方法，这种缩放。从建议的缩放的偏差被解释为耗散范围尺度的效果。棒旋转速率的拉格朗日自相关的相关时间与棒的大小的涡流的翻转时间成比例。测量单根长杆的旋转动力学特性为研究不同长度尺度下流动的空间结构提供了一种新的途径。
2013-04-19 physics.flu-dyn
Molecular dynamics simulations of the rotational and translational diffusion of a Janus rod-shaped nanoparticle
利用分子动力学（MD）模拟研究了Janus棒状纳米粒子在稠密Lennard-Jones流体中的扩散行为。Janus粒子被建模为一个刚性圆柱体，其每个半侧上的原子与流体分子具有不同的相互作用能，因此包括润湿和非润湿表面。我们发现，旋转和平移扩散系数较大的Janus颗粒具有较高的润湿性对比度，这些值之间的两个极限情况下均匀润湿和非润湿颗粒的约束。它还表明，扩散系数的值的位移平行和垂直于长轴的均匀润湿颗粒同意以及与分析预测，尽管在MD模拟中存在的颗粒表面的有限滑移。它进一步表明，Janus颗粒的扩散是显着不同的均匀颗粒，即，Janus颗粒优先旋转和取向的非润湿侧沿位移矢量，以减少阻力。这种平移和旋转之间的相关性是一致的扩散动力学的球形Janus粒子与两个半球不同的润湿性与以前的结果。
2017-04-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Turbulent thermal diffusion in a multi-fan turbulence generator with the imposed mean temperature gradient
实验研究了多风扇湍流发生器中湍流热扩散的影响。多风扇湍流发生器产生了几乎均匀、各向同性的小平均速度流。利用粒子图像测速和图像处理技术，我们表明，在一个湍流与强加的平均垂直温度梯度（稳定分层流）的颗粒积累的平均温度最低的区域。这些实验检测了相对高雷诺数下多风扇湍流发生器中湍流热扩散的影响。实验结果与前人对振荡格栅湍流热扩散的实验研究结果（Buchholz等2004; Eidelman等2004）一致。我们证明了湍流热扩散是一种普遍现象。它的发生与湍流产生的方法无关，并且在这些非常不同的湍流中颗粒空间分布的定性行为是相似的。湍流热扩散和湍流扩散引起的湍流通量之间的竞争决定了颗粒不均匀性的形成。
2006-02-24 physics.flu-dyn
Experimental study of turbulent thermal diffusion of particles in inhomogeneous and anisotropic turbulence
实验研究了气流中小颗粒在振荡网格产生的非均匀各向异性稳定分层湍流中的湍流热扩散。用粒子图像测速仪（PIV）测量了速度场。我们已经确定了各种湍流特性：平均速度和湍流速度，两点关联函数的速度场和湍流的积分尺度从测量的速度场。用装有12个热电偶的温度探头测量了温度场。利用粒子的Mie光散射效应，用PIV系统测量了微米级粒子的空间分布。实验表明，由于湍流热扩散现象，颗粒在平均流体温度最低时聚集。利用测量的颗粒和温度场的空间分布，确定了非均匀温度分层湍流中颗粒的有效湍流热扩散系数。实验研究清楚地发现了非均匀湍流中的湍流热扩散现象。
2022-04-12 physics.flu-dyn
Experimental study of turbulent thermal diffusion of particles in an inhomogeneous forced convective turbulence
本研究通过实验探究振荡网格驱动的非均匀对流湍流中微米颗粒的湍流热扩散现象，对比稳定分层湍流的相关结果，验证了颗粒在低温区聚集的效应及有效扩散系数，结果符合理论预测。
2023-06-20 physics.flu-dyn
Anomalous diffusion and Lévy walks distinguish active from inertial turbulence
细菌群显示出有趣的动力学状态，如活跃的湍流。使用流体动力学模型，我们现在表明，这种密集的主动悬浮液表现出超扩散，通过Lévy行走，这伪装成一个交叉从弹道扩散标度的测量均方位移，并与迄今未检测到的振荡条纹的出现在流。因此，在奠定理论框架的一个紧急的有利战略，在微生物的集体行为，我们的研究强调了积极和惯性湍流之间的本质区别。
2021-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Effect of polymer-stress diffusion in the numerical simulation of elastic turbulence
弹性湍流是在低雷诺数下聚合物溶液中出现的混沌状态。在聚合物溶液的数值模拟中，确保稳定性的一种常见方法是人为地增加大的聚合物应力扩散。为了评估这种方法在弹性湍流制度的准确性，我们比较了数值模拟的二维Oldrophil-B和FENE-P模型持续的细胞力与人工扩散。我们发现，人工扩散可以有一个显着的效果，即使在大规模的流动特性，我们显示了一些虚假的现象，可能会出现人工扩散时使用。
2019-03-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Implicit Augmentation from Distributional Symmetry in Turbulence Super-Resolution
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文发现湍流本身可为CNN提供隐式旋转增强，在更各向同性数据上训练可降低等变误差，从而指导何时需显式引入对称性，实现更高效的湍流超分辨率。
2025-09-25 cs.LG physics.flu-dyn
Port-Hamiltonian inspired gradient diffusion model for magnetohydrodynamic turbulence
作为不可压缩磁流体力学中理想不变量的非线性谱通量的简化表示，我们构造了一个梯度扩散网络模型，该模型结合了唯象考虑和精确非线性能量传递函数的几何分析。能量守恒谱输运和交叉螺旋度的降阶表示是端口-哈密顿形式，这突出了这种方法的灵活性和模块性。雷诺数高达$~10^6$的数值实验产生了清晰的惯性能谱的幂律特征。根据能量传递的主导时间尺度，观察到Kolmogorov（-5/3），弱湍流（-2）或Iroshnikov-Kraichnan（-3/2）标度指数。平均磁场中的各向异性湍流也被成功地模拟。湍流衰减的特征指数和观测到的交叉螺旋度对能量传递的影响与文献和理论结果一致。
2022-03-22 physics.flu-dyn
Clustering of Rapidly Settling, Low-Inertia Particle Pairs in Isotropic Turbulence. I. Drift and Diffusion Flux Closures
在这两个部分的研究中，我们提出了一个随机理论的发展和分析表征的相对位置的单分散，低惯性粒子对，迅速解决均匀各向同性湍流。在小Stokes数和Froude数使得$Fr \ll St_η\ll 1$的限制下，给出了对相对位置的概率密度函数（PDF）方程中漂移通量和扩散通量的封闭式.该理论着重于湍流耗散区中颗粒对的相对运动，即，对于小于柯尔莫哥洛夫长度尺度的对分离。在这种情况下，理论近似的流体速度场在参考系以下的主要粒子作为局部线性。
2018-08-15 physics.flu-dyn
Deterministic diffusion models for Lagrangian turbulence: robustness and encoding of extreme events
本文研究扩散模型用于拉格朗日湍流的架构鲁棒性、极端事件潜噪声编码及 DDIM 少步加速生成，证明其可在保持统计保真度的同时实现可解释扩展建模。
2025-07-25 physics.flu-dyn
Integrating Fourier Neural Operator with Diffusion Model for Autoregressive Predictions of Three-dimensional Turbulence
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
本文提出DiAFNO模型，整合隐式自适应傅里叶神经算子与扩散模型，以提高三维湍流的自回归预测精度，通过条件生成实现长期稳定预测，并在多种湍流场景中验证其优越性。
2026-07-13 physics.flu-dyn
Diffusion of inertia-gravity waves by geostrophic turbulence
在快速旋转的强分层流体中，大尺度地转湍流对惯性重力波的散射导致波数空间中等频锥上波浪能的扩散。导出了相应的扩散方程，并将扩散率与湍流的波动特性和能谱联系起来。我们检查这个方程的预测对数值模拟的三维Boussinesq方程的初始值和强迫的情况下，水平各向同性的波和流场。在强迫的情况下，波数扩散的结果在$k^{-2}$波浪能频谱与观测到的大气和海洋光谱的尚未解释的功能一致。
2019-04-09 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Molecular simulation of translational and rotational diffusion of Janus nanoparticles at liquid interfaces
我们进行分子动力学模拟，以了解在两个不混溶流体之间的界面Janus纳米粒子的平移和旋转扩散。考虑到球形颗粒具有不同的亲和力的流体相，他们的动力学以及他们周围的流体结构进行评估作为一个功能的颗粒大小，两亲性，流体密度，和界面张力。我们发现，由于增强润湿的每一方与其最喜爱的流体的颗粒的两亲性增加，旋转热运动减少。此外，在界面处的纳米粒子的面内扩散变得更慢的两亲性粒子，主要是由于形成了更致密的吸附层。颗粒在周围流体中诱导有序结构，这对于高度两亲性的纳米颗粒变得更加明显，导致对纳米颗粒运动的阻力增加。观察到一个类似的现象，均匀的颗粒扩散后，增加其润湿性。我们的研究结果可以为药物和蛋白质分子在生物界面（包括细胞膜）上具有各向异性表面特性的动力学提供基本见解。
2014-12-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Generative diffusion models for synthetic trajectories of heavy and light particles in turbulence
本文将生成扩散模型从示踪粒子扩展到重粒子和轻粒子，可根据粒子类型生成具有正确统计特性的湍流合成轨迹，为不同流动构型的高质量合成数据集生成铺平道路。
2024-06-07 physics.flu-dyn
Nonlinear Diffusion Models for Gravitational Wave Turbulence
在强局域相互作用近似下，提出了描述引力波湍流的谱空间四阶和二阶非线性扩散模型。我们分析表明，该模型方程满足能量能量守恒和波的作用，并重现以前从动力学方程与能量的直接级联和爆炸的逆级联波的作用的幂律解。在后一种情况下，我们数值计算的二阶扩散模型的非稳态政权表现出异常的缩放，这被理解为一个自相似的解决方案的第二类与前传播遵循法律$k_f \sim (t_*-t)^{3.296}$，与$t<t_*$。这些结果有助于更好地理解原初宇宙的动力学，在那里，强有力的引力波源可能会产生时空湍流。
2018-09-18 gr-qc physics.flu-dyn
Richardson's pair diffusion and the stagnation point structure of turbulence
DNS和实验室实验表明，均质各向同性三维湍流中应变驻点的空间分布具有维数Ds = 2的分形结构。在运动学模拟中，Richardson定律中的时间指数γ与分形维数D_s之间的关系为γ = 6/D_s。理查森常数被发现是一个增加的函数的数量的应变滞止点的协议与对duffffeiring发生在突发时，对满足这些点在流动中。
2002-07-26 physics.ao-ph physics.flu-dyn
An explicit relaxation filtering framework based upon Perona-Malik anisotropic diffusion for shock capturing and subgrid scale modeling of Burgers turbulence
在本文中，我们介绍了松弛滤波封闭的方法来考虑亚网格尺度的显式过滤大涡模拟的各向异性扩散的概念。我们利用Perona-Malik扩散模型，并证明其激波捕获能力和频谱性能的解决Burgers湍流问题，这是一个简化的原型更现实的湍流表现出相同的二次非线性。我们的数值评估提出了各种扩散函数的行为，结合详细的灵敏度分析相对于自由建模参数。在比较直接数值模拟（DNS）和下解决DNS的结果，我们发现，建议的封闭模型是有效的，在网格截止时的能量积累的预防，也善于防止任何可能的虚假数值振荡，由于激波形成下的最佳参数选择。与其他松弛滤波方法相比，它也表明，可以获得更大的惯性范围内的各向异性扩散模型，使用紧凑的模板计划，在一个有效的方式。
2016-05-15 physics.flu-dyn
Spectrally Decomposed Diffusion Models for Generative Turbulence Recovery
本研究利用生成式机器学习恢复流体流动中缺失的湍流物理现象，提出一种基于谱滤波的两阶段超分辨率方法，在 8 倍上采样任务中有效将恢复的波数范围翻倍。
2025-06-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
CoNFiLD: Conditional Neural Field Latent Diffusion Model Generating Spatiotemporal Turbulence
CoNFiLD模型结合条件神经场编码与潜扩散过程，实现内存高效、稳健的时空湍流概率生成，支持零样本重建、超分辨率生成及数据恢复，无需重训，适用于不规则几何中的复杂湍流模拟。
2024-03-15 physics.flu-dyn
Turbulence-induced transport dynamo mechanism
介绍了扩散流产生磁场的输运发电机机制。在该机制中，流体的随机运动引起的跨场输运打破了冻结通量近似，并且由此产生的跨场扩散可以产生磁场。湍流在引起这种随机运动中起着重要作用。与传统的发电机机制相比，这种传输机制具有几个特殊的特征，即场的产生可以在非常慢的时间尺度上发生，因为该机制是由扩散介导的，并且这种机制只有在存在密度不均匀性时才有实际意义。湍流可以显着提高跨场扩散远远超出碰撞运输。详细讨论了扩散产生的磁场的物理意义。
2021-10-06 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Non-Fickian diffusion and tau approximation from numerical turbulence
被动标量的非Fickian扩散的证据是使用均匀各向同性湍流的直接模拟。结果比较有利的一个明确的依赖于时间的封闭模型的基础上的tau近似。在数值实验中，考虑了三种不同的情况：（i）零平均浓度与有限的初始浓度通量，（ii）初始的顶帽型的浓度，和（iii）强加的背景浓度梯度。所有情况下同意在tau近似的三重相关的浓度通量的弛豫时间。一阶光滑近似被证明是不适用的。
2004-03-10 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Objective quantification of Particle Pair Diffusion in Homogeneous Isotropic Turbulence
湍流由相互作用的流动结构组成，覆盖了广泛的长度和时间尺度。一个长期存在的问题笼罩在粒子对扩散的紧密接近，即粒子对扩散在小的分离：什么范围的湍流长度尺度支配对扩散？在这里，我们试图回答这个问题，通过解决对扩散的精细尺度和较大尺度的相干结构，其中嵌入的精细尺度-我们必然会遇到的本地和非本地相互作用的组合与小和大的长度尺度。局部结构具有与粒子对间距$l$相同数量级的长度尺度，并且它们引起粒子对之间的强相对运动。然而，非局部结构，拥有的长度尺度远大于$l$，也诱导（通过Biot-Savart）显着的相对运动，在以前的研究中忽略的效果（基于Richardson-Obukhov R-O理论）。这从根本上改变了对扩散过程的解释，使对扩散率$K$标度为$K\sim l^{1.556}$ -在数据的$1\%$内一致。“R-O常数”$g_l$被证明不是一个常数，虽然被广泛认为是一个常数。然而，新的常数（代表对扩散率$G_K$和对分离$G_l$）被确定，我们显示在高雷诺数下渐近线到$G_K\approx 0.73$和$G_l\sim 0.01$。作为一个应用，我们表明，在喷雾中的水滴云的半径是较小的一个数量级相比，R-O理论。
2020-08-07 physics.flu-dyn
Taylor particle dispersion during transition to fully developed two-dimensional turbulence
我们报告了新的测量单颗粒分散在湍流二维（2D）流。在电磁驱动和法拉第波驱动的湍流实验中，发现随着流动能量的增加，湍流从弱分散超扩散区向强分散布朗扩散区过渡。过渡到充分发展的二维湍流的特征在于流体粒子轨迹的拓扑变化和自相似扩散的发展。二维湍流发展的程度可以通过描述单颗粒分散与泰勒分散的偏差的参数来量化。
2014-02-06 physics.flu-dyn
Onsager Theory of Turbulence, the Josephson-Anderson Relation, and the D'Alembert Paradox
约瑟夫森-安德森关系式适用于描述绕固体流动的不可压缩纳维尔-斯托克斯解，它将阻力耗散的功率瞬时等同于d 'Alembert所考虑的欧拉势解的流线上的涡量通量。它的推导涉及到将速度场分解成这个背景势流场和一个对应于物体后面旋转尾流的螺线管场，通量项描述了从两个场之间的相互作用能到旋转流的动能的转换。我们建立的约瑟夫森-安德森关系的有效性的弱解的欧拉方程在零粘度极限，一个转移项由于无粘涡通量和其他由于粘性表面摩擦异常。此外，我们建立了弱形式的相互作用和转动能的局部平衡方程。我们定义了这些能量的非线性空间通量，并证明了相互作用能的渐近通量等于约瑟夫森-安德森关系中的反常表面摩擦项。然而，当欧拉解适当地满足壁面无流动条件时，反常项消失。在这种情况下，我们还可以证明，流向壁面的转动能的渐近通量必定为零，并且在转动尾流中，我们得到了粘性耗散反常与尺度级联惯性耗散之间的Onsager-Duchon-Robert关系。这样，我们建立了一个精确的约瑟夫森-安德森关系和昂萨格理论的湍流之间的联系，我们提供了一个新的解决方案的达朗贝尔悖论。
2022-07-03 cond-mat.supr-con math-ph math.AP
CoNFiLD-inlet: Synthetic Turbulence Inflow Using Generative Latent Diffusion Models with Neural Fields
University of Notre Dame（圣母大学）；Google Research（谷歌研究院）；Cornell University（康奈尔大学）
本文提出CoNFiLD-inlet，将扩散模型与条件神经场潜在空间结合生成随机湍流入口条件，在宽雷诺数范围内无需重训练即可泛化，并通过DNS和WMLES验证了其高保真度与鲁棒性。
2024-11-21 cs.LG physics.flu-dyn
How well can Diffusion Models learn Lagrangian-Tracer Statistics in Non-reciprocal Turbulence?
Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究针对非互易二元流体湍流，用二维NRCHNS模型的DNS数据，分析拉格朗日示踪剂统计，首次表征其多尺度特性，并评估扩散模型生成合成轨迹模拟该统计的性能，同时指出相关应用挑战。
2026-08-28 physics.flu-dyn
Spinodal decomposition in homogeneous and isotropic turbulence
研究了对称二元混合物在临界温度以下的畴粗化与湍流涨落之间的竞争。我们发现，粗化过程中存在的湍流被逮捕。该过程的物理共享显着的相似性与稀释的湍流乳液的行为和逮捕长度尺度可以估计的参数类似于Kolmogorov和Hinze提出的液滴在湍流中的最大稳定直径。虽然在没有流动的情况下，微观扩散常数是负的，但湍流确实有效地阻止了浓度波动的逆级联，因为湍流使低波长扩散常数在Hinze长度以上的尺度上为正。
2013-06-28 physics.flu-dyn
Experimental investigation of turbulence and turbulent thermal diffusion in strongly inhomogeneous and anisotropic forced convection
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
本研究通过实验探讨强不均匀和各向异性对流中湍流及湍流热扩散特性，发现温度梯度与粒子数密度分布存在反相关关系。
2025-10-13 physics.flu-dyn
Turbulent Diffusion-Cascade Interaction
CNRS（法国国家科学研究中心）
研究了湍流扩散与级联相互作用，发现湍流耗散率与传输率成反比，比例常数受涡和位置影响。
2026-01-08 physics.flu-dyn
Momentum-scalar coupled turbulence with anomalous momentum and scalar diffusions. Part 2: With short-range external force and implementation in electrokinetic turbulence
State Key Laboratory of Photon-Technology in Western China Energy, International Scientific and Technological Cooperation Base of Photoelectric Technology and Functional Materials and Application, Laboratory of Optoelectronic Technology of Shaanxi Province, Institute of Photonics and Photon-technology, Northwest University（西北大学光子学与光子技术研究所）
该研究将广义反常扩散框架扩展至短程外力 regime，以电动湍流为例推导相关波数关系，识别出两个新谱子区间，构建相图明确参数对级联拓扑的影响。
2026-11-02 physics.flu-dyn
Turbulence enhancement of coagulation: the role of eddy diffusion in velocity
给出了一个Smoluchowski型的湍流流体中的凝聚模型，首先表示通过一个随机模型，然后在一个合适的比例限制作为一个确定性模型，在速度分量中的增强扩散。通过数值模拟得到了平均湍流速度场强度与混凝强化之间的精确联系，并通过一种新的方法证明了与气体动力学模型一致的平均速度差公式。
2023-03-14 math-ph math.MP math.PR
Numerical Investigation of Soot Formation in Turbulent Diffusion Flame with Strong Turbulence Chemistry Interaction
本工作的目的是研究不同的模型预测的能力，在代尔夫特火焰III，这是一个非预混试点稳定的天然气火焰中的碳烟形成。使用层流稳定火焰面模型（SLFM）的毒性化学相互作用建模。一步和两步模型被用来描述碳烟颗粒的形成，生长和氧化。一步是一个经验模型，解决了烟尘质量分数方程。两步模型是半经验模型，其中通过求解碳烟质量分数和归一化自由基核浓度的控制输运方程来模拟碳烟的形成。由于气体和烟尘颗粒的辐射传热的影响包括使用P1近似。混合气体的吸收系数采用灰色气体加权和模型（WSGGM）进行建模。使用一个单一的变量概率密度函数（PDF）的归一化温度或混合分数方面的碳烟形成的毒性化学相互作用的影响进行了研究。结果表明，在这项工作中清楚地阐明了辐射和毒性化学相互作用对烟尘形成的影响。随着辐射相互作用的引入，碳烟体积分数减小，这与理论预测一致。在目前的工作中还观察到，烟尘的体积分数是敏感的PDF中使用的变量，将湍流的相互作用。
2021-02-22 physics.flu-dyn
Generation of cosmic ray trajectories by a Diffusion Model trained on test particles in 3D magnetohydrodynamic turbulence
该研究受机器学习进展启发，将生成扩散模型应用于合成3D磁流体动力学湍流中的测试粒子轨迹，在固定粒子能量下与基线轨迹一致性优异，并讨论了构建应用级输运模型的挑战。
2025-02-10 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Inertial spheroids in homogeneous, isotropic turbulence
本文研究了{ \it惯性}圆盘和杆在三维均匀各向同性湍流中的旋转动力学。特别是，我们展示了如何对齐和去相关的时间尺度，这样的球体依赖，关键是，在这两个水平的惯性和纵横比，这些粒子。这些结果说明了惯性的影响-这导致了局部流动几何形状的优先采样-对湍流中圆盘和杆的统计数据。我们的研究结果是重要的各种自然和工业环境中的不对称，球状惯性粒子的湍流运输是无处不在的。
2018-08-03 physics.flu-dyn
Turbulent thermal diffusion in strongly stratified turbulence: theory and experiments
湍流热扩散是温度分层湍流和小颗粒惯性的综合作用。它导致在湍流热通量的方向上出现颗粒的非扩散湍流通量。颗粒的这种非扩散湍流通量与平均颗粒数密度和惯性颗粒的有效速度的乘积成比例。这种效应的理论以前只针对小的温度梯度和小的斯托克斯数（Phys. Rev. Lett. { \bf 76}，224，1996）。在这项研究中，任意温度梯度和斯托克斯数的湍流热扩散的广义理论已经发展。为了验证强分层湍流中的湍流热扩散理论，进行了振荡格栅湍流和多风机湍流的实验室实验。结果表明，在大雷诺数下，惯性颗粒的有效速度与特征垂向紊流速度之比小于1。惯性粒子的有效速度以及湍流热扩散的有效系数随着Stokes数的增加而增加，在小Stokes数时达到最大值，而在大Stokes数时减小。湍流有效热扩散系数也随平均温度梯度的增大而减小。结果表明，所提出的理论与实验结果符合得很好。
2017-05-18 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Rotating quantum turbulence in superfluid 4He in the T=0 limit
报道了在旋转容器中纯超流~ 4 He中的量子湍流观测结果。实施了大规模强迫（立方体容器的旋转振荡）和检测（监测离子沿旋转轴的传输）湍流的新技术。在轴向壁附近，随着强迫的增加，涡缠结的增长没有一个可观察到的阈值。这种纠缠逐渐发展成散装湍流的特征振幅的强迫，这取决于强迫频率和旋转速率。在较高的振幅下，总涡线长度迅速增加。在层流和湍流体状态下观察到惯性波的共振。在这种共振下，湍流出现在较小的强迫振幅下。
2012-09-24 cond-mat.other physics.flu-dyn
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
Experimental study of turbulent thermal diffusion of inertial particles in a convective turbulence forced by oscillating grids
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
通过振荡网格强迫对流湍流实验，研究惯性固体颗粒的湍流热扩散现象，发现有效漂移速度与理论预测一致，且惯性颗粒（直径10 μm）的漂移速度是非惯性颗粒（0.7 μm）的1.5-2.5倍。
2026-05-24 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Inertia-gravity-wave diffusion by geostrophic turbulence: the impact of flow time dependence
三维惯性重力波的散射湍流地转流导致其作用的重新分布，通过什么是近似的波矢量空间中的扩散过程。相应的扩散率张量由Kafiabad，Savva & Vanneste（2019，J. Fluid Mech.，869，R7）的假设下，时间无关的地转流。我们放松这一假设，以研究如何弱扩散的波浪作用的作用，从缓慢的时间依赖性的地转流的恒定频率锥的结果影响波浪能的分布。我们发现，驻波能量谱，从一个单一的频率波强迫是本地化的薄边界层周围的恒定频率锥，厚度控制的加速度频谱的地转流。我们得到了一个明确的解析公式的波能谱，这表明与高分辨率模拟的Boussinesq方程的结果很好的协议。
2022-11-01 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Turbulence Scaling from Deep Learning Diffusion Generative Models
Université du Québec à Montréal（魁北克大学蒙特利尔分校）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Tel-Aviv University（特拉维夫大学）
该研究利用扩散生成模型学习二维湍流涡度分布并生成新湍流解，验证其统计标度特性符合Kolmogorov标度，证明模型可捕捉真实湍流核心特征。
2024-07-05 cs.LG nlin.CD physics.ao-ph
Effective diffusivity of passive scalars in rotating turbulence
我们使用直接数值模拟来计算湍流旋转流中被动标量的湍流输运系数。在平行和垂直于旋转轴的方向上的有效扩散系数通过研究被动标量的施加的初始轮廓的扩散而获得，并且通过测量标量的平均浓度和平均空间通量作为时间的函数而计算。改变Rossby和Schmidt数以量化它们对有效扩散的影响。研究发现，旋转会降低垂直方向上的标量扩散率。垂直扩散可以使用垂直于旋转轴的特征速度和长度从混合长度参数估计。小施密特数，湍流运输减少和分子扩散变得更加显着的偏差。
2013-02-12 astro-ph.SR physics.ao-ph physics.flu-dyn
Rotational effects on the small-scale dynamo
本文通过直接数值模拟研究旋转对湍流中小尺度发电机的影响，发现慢旋转抑制其增长与饱和，超过阈值后大尺度涡旋增强之，且高雷诺数下磁能比仍受抑制达35%。
2025-02-24 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Learning Temporally Consistent Turbulence Between Sparse Snapshots via Diffusion Models
School of Engineering, The University of Manchester（工程学院，曼彻斯特大学）；School of Mathematics, The University of Manchester（数学学院，曼彻斯特大学）；IBM Research Europe, Daresbury, Warrington（IBM欧洲研究院，达尔斯伯里，沃林顿）
本文提出通过扩散模型在稀疏快门间重建湍流动力学，验证了其在二维柯尔莫哥洛夫流和三维凯尔文-赫姆霍兹不稳定性中的有效性。
2025-12-31 cs.LG physics.flu-dyn
Diffusion and turbulence in phase-space and formation of phase-space vortices
本研究拓展相空间类流体处理方法，提出修正Vlasov方程描述相空间各向异性扩散，揭示类湍流流动增强引发相空间涡旋形成的机制，还推导得Schamel-KdV形式的涡量输运方程，证明相空间涡量波存在孤波模式。
2024-10-30 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Neural Differentiable Modeling with Diffusion-Based Super-resolution for Two-Dimensional Spatiotemporal Turbulence
本文提出神经可微建模框架，将深度神经网络与数值PDE求解器在可微编程中结合，并用贝叶斯条件扩散模型从大尺度预测生成小尺度湍流，显著提升二维时空湍流模拟的精度与效率。
2024-06-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Energy and flux budget closure theory for passive scalar in stably stratified turbulence
针对稳定分层湍流，发展了被动标量（非浮力和非惯性粒子或气体混合物）的能量和通量收支（EFB）封闭理论。EFB湍流闭合的物理背景是基于湍流动能和势能以及动量和浮力的湍流通量以及颗粒的湍流通量的收支方程。EFB湍流闭合是为从中性到非常稳定的分层地球物理流而设计的，它意味着在任何分层处，湍流都是由速度切变维持的。在定常状态下，导出了被动标量的湍流通量和各向异性非对称湍流扩散张量的表达式，并得到了该张量各分量的普适通量理查森数依赖关系。湍流扩散张量在垂直方向上的对角分量被强分层抑制，而在水平方向上的对角分量没有被抑制，并且它们与湍流扩散张量的其他分量相比是占主导地位的。这意味着，任何最初创建的强烈不均匀的粒子云演变成一个薄煎饼在水平面上的垂直方向上的厚度非常缓慢的增加。湍流Schmidt数随梯度理查森数线性增加。考虑到这些结果的应用程序的大气边界层湍流，理论关系推导出允许确定的湍流扩散张量作为一个函数的垂直坐标测量的单位的地方Obukhov长度尺度。所得到的关系式在模拟大气边界层湍流和自由大气湍流中的颗粒弥散方面具有潜在的应用价值。
2021-06-02 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Synthetic Lagrangian Turbulence by Generative Diffusion Models
INFN（意大利国家核物理研究院）
提出基于扩散模型的机器学习方法生成高雷诺数三维湍流单粒子轨迹，无需直接数值模拟即可重现统计基准，对极端事件具强泛化能力，为下游应用提供高质量合成数据集。
2024-04-28 cond-mat.stat-mech cs.CE cs.LG
Energy transport due to pressure diffusion enhanced by helicity and system rotation in inhomogeneous turbulence
众所周知，与非旋转情况相比，在旋转系统中，湍流能量在旋转轴的方向上快速传递。在这项研究中，这一现象是作为一个问题的能量扩散表示的雷诺平均Navier-Stokes（RANS）模型。传统的湍流能量通量的梯度扩散近似不能解释旋转非均匀湍流中观察到的增强的能量输运。为了充分描述这种现象，我们提出了一个新的模型的能量通量，由于与流体的旋转运动的压力。能流模型表示成正比于湍流螺旋度。这一性质与快速旋转流体中惯性波的群速度密切相关。该模型的有效性进行了评估，使用旋转下的非均匀湍流的直接数值模拟（DNS）。结果表明，系统旋转增强的湍流能量输运大部分归因于压力扩散项。与系统旋转有关的压力能通量的空间分布与负螺旋度相似。因此，新的模型，这是成比例的湍流螺旋度是能够定性地占增强的能量通量，由于系统的旋转。最后，螺旋Rossby数的建议，以估计的湍流螺旋度和旋转增强的能量通量的相对重要性，在比较传统的梯度扩散近似。
2018-09-21 astro-ph.SR physics.ao-ph physics.flu-dyn
