Lagrangian intermittency and vertical confinement in stably stratified turbulence
本研究通过分析不同分层强度下均匀分层湍流的拉格朗日速度统计，揭示了轨迹垂直约束增强和水平方向的高阶间歇性，强调了浮力对拉格朗日动力学的重要作用。
2025-03-28 physics.flu-dyn
Lagrangian Investigation of Two-Dimensional Decaying Turbulence
我们提出了一个数值研究的二维衰减湍流的拉格朗日框架。聚焦于单粒子统计，我们调查拉格朗日轨迹在一个自由发展的湍流速度场。相干结构的出现和演化强烈地支配着示踪粒子的动力学演化。对于统计分析，我们专注于拉格朗日加速度作为一个中心量。对于更多的几何方面，我们调查的曲率沿轨迹。我们发现了自相似普遍行为的强签名。
2007-09-05 physics.flu-dyn
Multiscale anisotropic fluctuations in sheared turbulence with multiple states
我们使用高分辨率的直接数值模拟来研究湍流的各向异性内容，统计均匀流与多个含能状态之间的随机过渡。我们使用高精度的求积法将速度关联函数分解在三维旋转群SO（3）的不同扇区上。在不同的雷诺数下，精确地测量了纵向和横向速度波动各向异性分量的标度特性。我们表明，独立的各向异性内容的能量包含涡流，小尺度湍流波动恢复各向同性和普遍性比以前报道的实验和数值研究。的差异归因于存在高度各向异性的贡献，已被忽略或测量精度较低，在上述工作。此外，反常的各向异性标度指数没有任何饱和的迹象与增加的订单。我们的研究为系统地评估高雷诺数流动中各向异性的持久性铺平了道路。
2017-07-03 physics.flu-dyn
Mean-Lagrangian formalism and covariance of fluid turbulence
基于平均场的拉格朗日框架的流体湍流理论的发展。从平均速度中自然地引入了时空矢量流，它以与瞬时场完全等价的方式提供了基于平均场的拉格朗日图像。该框架一方面应用于单点闭合模型，给出了湍流粘弹性效应的客观表达式;另一方面，还讨论了两点闭合的应用，其中已知的拉格朗日相关的自然扩展是在扩展协方差组的基础上发现的。
2016-09-05 physics.flu-dyn
The Lagrangian picture of heat transfer in convective turbulence
我们提出了一个流体动力学的视频，说明了拉格朗日方面的局部热传递在湍流瑞利-贝纳德对流。数据是从直接数值模拟中获得的。
2009-09-03 physics.flu-dyn
Velocity alignment explains Lagrangian irreversibility in turbulence
本文通过运动学分析证明，湍流中拉格朗日粒子的时间不可逆性源于时间反演方向上粒子相对速度对齐更好，从而解释了粒子在反向时间中分离更快的现象。
2025-03-15 physics.flu-dyn
Lagrangian and Eulerian velocity structure functions in hydrodynamic turbulence
从纳维-斯托克斯方程出发，得到了充分发展流体湍流的拉格朗日和欧拉横向速度结构函数。结构函数服从惯性范围内的标度关系。标度指数的计算分析不使用尺寸的考虑。所得到的值是在一个非常好的协议与最近的数值和实验数据。
2009-11-19 physics.flu-dyn
Stochastic Multiscale Reconstruction of Lagrangian Turbulence via Guided Diffusion Models
Hangzhou International Innovation Institute, Beihang University（北京航空航天大学杭州创新研究院）；Department of Physics and INFN, University of Rome ‘Tor Vergata’（罗马第二大学物理系及INFN）；Fluid Mechanics Key Laboratory of Ministry of Education, Institute of Fluid Mechanics, Beihang University（北京航空航天大学流体力学研究所教育部流体力学重点实验室）
利用扩散模型以小波粗粒化的大尺度动力学为条件，从粗粒化轨迹中重建未解析的细尺度拉格朗日湍流波动，恢复间歇性统计和跨尺度相关性。
2026-06-04 physics.flu-dyn
Capturing multiscale interactions in fluid flow via Lagrangian coherent structures and modal analysis
University of Southern California（南加州大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Stanford University（斯坦福大学）；University of Washington（华盛顿大学）
本文通过拉格朗日相干结构和模态分析方法，研究流体流动中多尺度相互作用的动态机制，提供对模态分解的深入物理理解。
2026-08-13 physics.flu-dyn
A Corrsin type approximation for Lagrangian fluid Turbulence
在拉格朗日湍流中，人们面临着这样一个难题：尽管在二维欧拉湍流的逆叶栅中不存在不连续性，但二维纳维尔-斯托克斯流几乎与三维流一样是间歇性的。此外，惯性范围很难探测，它是否存在也值得怀疑。在这里，我们调查的过渡欧拉拉格朗日概率密度函数（PDF），导致一种新的类型的拉格朗日结构函数。这拥有一个扩展的惯性范围类似的情况下，示踪粒子在冻结的湍流速度场。这允许连接到欧拉横向结构函数的缩放。
2007-05-22 physics.flu-dyn
Multiscale simulation of coexisting turbulent and rarefied gas flows
针对湍流与稀薄气体流动难以统一模拟的挑战，研究提出结合介观Boltzmann方程合成迭代格式与k-ω湍流模型的多尺度方法，经实验与稀薄流验证，可捕捉高超声速对向喷流中湍流对表面热流的显著影响。
2024-08-15 physics.flu-dyn
Variational multiscale turbulence modelling in a high order spectral element method
最近比较有前途的湍流模拟方法之一是由Hughes等人提出的变分多尺度大涡模拟（VMS LES）方法。科学，第3卷，第100页。47-59，2000年]。该方法通过在纳维-斯托克斯方程的离散化中采用先验尺度划分，避免了传统基于滤波器的大涡模拟的几个概念问题。大多数应用VMS LES报告的日期已基于层次的基础上，特别是全球的光谱方法，其中规模分区是简单的。在目前的工作中，我们描述了一个三维高阶谱元方法与节点的基础上的方法的实施。我们报告的结果，从粗网格模拟的湍流通道流在不同的雷诺数，以评估模型的性能。关键词：大涡模拟，变分多尺度法，谱元法，不可压缩流1991 MSC：76 F65，65 M60，65 M70 PACS：47. 27. Eq，02. 70. Hm，02. 70. Dh
2006-06-20 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Data-driven modeling of multiscale phenomena with applications to fluid turbulence
School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院）；Department of Mathematics, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校数学系）
本文提出了一种新型数据驱动框架，用于构建准确且通用的多尺度现象等价模型，无需依赖特定物理假设。通过不可压缩流体湍流示例，推导出包含显式可解释演化方程的有效场论，能够准确描述小尺度对大尺度的影响，包括反散射现象。
2026-04-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Density-PDFs and Lagrangian Statistics of highly compressible Turbulence
我们报告的概率密度函数（PDF）的质量密度在数值模拟的高度可压缩流体动力学流动和相应的结构形成的拉格朗日粒子平流的流动。数值模拟进行了$512^3$配置点和200万示踪粒子集成在几个动态时间。我们提出了拉格朗日示踪粒子的PDF和预测的对数正态分布的密度波动在等温系统之间的连接。
2007-07-12 physics.flu-dyn
Lagrangian statistics in forced two-dimensional turbulence
我们报告的模拟二维湍流的逆能量级联制度。针对拉格朗日示踪粒子的统计特性，研究了速度脉动概率密度函数的标度行为。结果进行了比较，三维的情况下。特别是在补偿累积量方面的分析揭示了从一个强大的非高斯行为与大尾巴的高斯性的过渡。报告计算的关联函数的加速度组件揭示了示踪粒子的基本动力学。
2007-10-09 physics.flu-dyn
Lagrangian structure functions in fully-developed hydrodynamical turbulence
从纳维-斯托克斯方程出发，导出了充分发展流体湍流惯性范围内的拉格朗日速度结构函数。当时间$τ$远小于关联时间时，结构函数服从标度关系$K_n(τ)\propto τ^{ζ_n}$ .标度指数$ζ_n$是解析计算的。所得到的值与Bodenschatz组\cite{Bod2}的独特实验结果惊人地一致。引入了拉格朗日位置结构函数$R_n(τ)$的新概念。所有的$R_n$的顺序$n>3$示出具有普遍的缩放。
2007-12-26 physics.flu-dyn
Multiscale Lagrangian Fluid Dynamics Simulation for Polymeric Fluid
我们已经开发了一种多尺度拉格朗日流体动力学的模拟技术，以解决与聚合物流体的历史依赖性有关的分层问题。本文采用拉格朗日粒子流体动力学技术（改进的光滑粒子流体动力学）和随机粗粒聚合物模拟器（哑铃模型）相结合的多尺度模拟方法研究了稀聚合物流体的流动动力学。我们已经证实，我们的方法是很好地与哑铃模型对应的本构方程所获得的宏观结果一致，所观察到的微观热波动出现在宏观流体动力学的色散现象。
2009-12-10 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Experimental investigation into Lagrangian statistics of droplets in homogeneous isotropic turbulence
New Cornerstone Science Laboratory, Center for Combustion Energy, Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of MoE, Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University（清华大学能源与动力工程系，燃烧能中心，新Cornerstone科学实验室）；Department of Applied Physics and Science Education, Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学应用物理与科学教育学系）；Department of Engineering Mechanics, School of Aerospace Engineering, Tsinghua University（清华大学航天航空学院工程力学系）
本研究通过实验探讨了均匀各向同性湍流中液滴的拉格朗日统计特性，发现液滴尺寸影响其动力学行为，为理解液滴-湍流相互作用提供了新视角。
2026-02-27 physics.flu-dyn
Multiscale geometrical Lagrangian statistics of heavy impurities in drift-wave turbulence
1 Aix-Marseille Universit\'e, CNRS, I2M, UMR 7373, 13331 Marseille, France；2 Aix-Marseille Universit\'e, CNRS, IUSTI, UMR 7343, 13453 Marseille, France；3 Aix-Marseille Universit\'e, CNRS, PIIM, UMR 7345, 13397 Marseille, France
本研究通过直接数值模拟，分析了重杂质在湍流中的轨迹，提出新的松弛时间推导方法，并揭示了重杂质在湍流中的聚类现象。
2025-03-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A High-Order Variational Multiscale Approach to Turbulence for Compact Nodal Schemes
本文提出了一个公式，扩展变分多尺度模拟可压缩大涡模拟的一个庞大的家庭紧凑的节点数值方法表示的高阶通量重建计划。所提出的配方的理论方面是通过严格的数学推导，清楚地揭示了基本的假设和近似值，并提供了足够的细节，准确再现的方法。最后的形式进行评估的泰勒-格林涡基准与雷诺数为5000和过滤直接数值模拟数据进行比较。这些数值实验表现出的重要作用，充分的去混叠，适当的量从Roe的数值通量和大/小尺度分区的迎风，在实现更好的协议与参考数据，特别是在粗网格，相比基线隐式大涡模拟。
2020-01-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Multiscale Turbulence Models Based on Convected Fluid Microstructure
复杂流体的欧拉-庞加莱方法用于推导多尺度方程，用于计算建模欧拉流作为湍流建模的基础。该模型是基于一个\emph{kinematic sweeping ansatz}（KSA），它假设的平均流体流量作为一个拉格朗日运动框架的波动动力学。因此，我们把计算可分辨的长度尺度上的流体包裹的运动看作是未分辨尺度上的流体包裹的波动（零均值）运动的移动拉格朗日坐标。即使在最简单的2尺度的版本，我们集中在这里，根据KSA的平均运动的波动运动的贡献产生一个系统的方程，扩展已知的结果，似乎是合适的建模非线性后向散射（能量转移从较小到较大的尺度）在湍流中使用多尺度方法。
2012-03-20 math-ph math.MP nlin.CD
Long time correlations in Lagrangian dynamics: a key to intermittency in turbulence
如果人们从流体质点的角度（称为拉格朗日方法）而不是从速度场的角度（欧拉观点）考虑流动运动，就会发现湍流的新方面。使用一种新的实验技术，基于超声波的散射，我们已经获得了直接测量的颗粒速度，解决了在所有尺度上，在一个完全湍流。它使我们能够从动力学的角度来接近湍流中的不稳定性，并在随机游走的框架内分析拉格朗日速度波动。我们发现实验中的基本步骤的“行走”有随机不相关的方向，但幅度是非常长的范围内的时间相关。从理论上讲，我们研究了朗之万方程，结合这些功能，我们表明，所产生的动态占所观察到的一个和两个点的统计特性的拉格朗日速度波动。我们的方法将湍流的间歇性统计性质与流动的动力学联系起来。
2002-06-05 physics.flu-dyn
Velocity-Gradient Probability Distribution Functions in a Lagrangian Model of Turbulence
本文在Martin-Siggia-Rose泛函理论框架内，用路径积分语言对拉格朗日湍流的新近流体变形闭合（RFDC）模型进行了改造。为了推导出速度梯度概率分布函数（vgPDF）的解析表达式，我们在低频区域进行噪声重整化，并找到Martin-Siggia-Rose有效作用的近似极值。我们验证，借助蒙特卡罗模拟，这样得到的vgPDF产生一个密切的描述的单点的统计特征所隐含的原始RFDC随机微分方程。
2014-01-03 physics.flu-dyn
The Lagrangian frequency spectrum as a diagnostic for magnetohydrodynamic turbulence dynamics
对于磁流体动力学湍流的现象学描述，存在竞争模型，例如Boldyrev [Phys.Rev.Lett. \textbf{96}，115002，2006]和Gogoberidze [Phys.Plas. \textbf{14}，022304，2007]，它们预测湍流能谱的相同欧拉惯性范围标度，尽管它们采用根本不同的基本相互作用机制。{找到了一个关系，它将拉格朗日频谱与湍流波动的自相关时标$τ_\mathrm{ac}$和相关的级联时标$τ_{\mathrm{cas}}$联系起来。因此，拉格朗日能谱可用于识别弱（$τ_\mathrm{ac}\llτ_{\mathrm{cas}}$）和强（$τ_\mathrm{ac}\simτ_{\mathrm{cas}}$）相互作用机制，从而深入了解湍流能量级联。新的方法说明了直接数值模拟的结果，二维和三维不可压缩MHD湍流。
2010-11-25 physics.flu-dyn
Short-time evolution of Lagrangian velocity gradient correlations in isotropic turbulence
通过直接数值模拟（DNS），我们发现均匀各向同性湍流中速度梯度的拉格朗日互相关在短时间内增加，而其自相关性降低。运动学的考虑允许表明，两个不变量的湍流速度场确定的短时间的速度梯度的相关性。为了更直观地了解更长时间的动力学，提出了涉及局部剪切和旋转的组合作用的启发式模型。这些模型定量地再现了影响，并解开了导致DNS观测结果的不同物理机制。
2015-11-20 physics.flu-dyn
Normality-based analysis of multiscale velocity gradients and energy transfer in direct and large-eddy simulations of isotropic turbulence
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本研究通过正交性分解分析多尺度速度梯度和能量传输，揭示剪切层在湍流中的作用，并评估不同闭合模型对大涡模拟的影响。
2025-10-24 physics.flu-dyn
Multiscale preferential sweeping of particles settling in turbulence
在一篇开创性的文章中，\citet [J. Fluid Mech.，174：441-465]{maxey 87}提出了一种理论分析，其表明通过优先扫掠机制发生湍流中增强的颗粒沉降速度，这取决于惯性颗粒对流体速度梯度场的优先采样。然而，最近的直接数值模拟（DNS）导致\citet [J. Fluid Mech.，796：659- 711]{Ireland 16 b}表明，即使在不存在这种优先取样的参数空间的一部分中，颗粒仍然表现出增强的沉降速度。此外，有几个突出的问题，关于不同的湍流尺度的作用，对增强沉降，泰勒雷诺数$R_λ$的作用。马克西的分析并没有解释这些问题，部分原因是它仅限于粒子斯托克斯数$St\ll1$。为了解决这些问题，我们已经开发了一个新的理论结果，有效的任意$St$，揭示了多尺度的性质产生的机制增强沉降速度。特别地，它示出了优先扫描机制操作的尺度范围如何取决于$St$。这种分析是由DNS的结果，我们研究的作用，不同的流量尺度上的颗粒沉降速度粗粒化的底层流。结果表明，有助于增强沉降的流量尺度如何取决于$St$，并且与先前的权利要求相反，不可能存在表征增强沉降速度的单一湍流速度尺度。结果解释了颗粒沉降速度对$R_λ$的依赖性，并显示了在足够大的$R_λ$下这种依赖性的饱和如何取决于$St$。结果还显示…
2019-04-20 physics.flu-dyn
A Generalizable Theory for the Reynolds Stress, Based on the Lagrangian Turbulence Transport
利用拉格朗日动量输运，雷诺剪应力可以用基本湍流参数表示。在这种观点中，雷诺应力梯度代表流向动量的横向传输，由动量方程中的u2传输、压力和剪切力项平衡。我们将这种形式主义扩展到其他湍流参数，如雷诺应力的对角分量，以及更复杂的流动（具有逆压梯度的边界层流动和具有旋流的管流）。直接数值模拟（DNS）的数据用于验证这一整套湍流输运方程，表现出良好的一致性和协议的所有组件和不同的几何形状。使用这一整套湍流输运方程的一个例子显示为湍流射流。
2020-07-26 physics.flu-dyn
Persistent accelerations disentangle Lagrangian turbulence
湍流中的粒子在长时间的静止之间经常遇到极端的加速度。极端事件的发生与涡度丝等强流结构的间歇性空间分布密切相关。流动条件的这种混合历史导致非常复杂的颗粒统计，具有明显的尺度依赖性，这是湍流非平衡统计力学的主要挑战之一。在这里，我们介绍了持久的拉格朗日加速度的概念，量化的平方粒子加速度粗粒度的粘性时间尺度。调节拉格朗日粒子数据从模拟这个粗粒度的加速度，我们发现非常简单，接近高斯统计的雷诺数范围。这使得将复杂的粒子统计分解为更简单的子集合成为可能。基于这一观察，我们开发了一个全面的理论框架，拉格朗日单粒子统计，捕捉加速度，速度增量以及单粒子分散。
2019-08-28 physics.flu-dyn
An experimental study on the multiscale properties of turbulence in bubble-laden flows
对不同尺度下含气泡湍流的特性进行了实验研究，着重于流动动能、能量传递和极端事件。该实验采用粒子阴影测速测量来测量由在水中上升的均匀气泡群产生的柱中的流动，对于两种不同的气泡直径（$2.7$ mm $\&$ $3.9$ mm）和中等气体体积分数（$0.26\%\sim1.31\%$）。这两个速度分量在高分辨率下测量，并用于构建高达12阶的结构函数，用于跨越流动中的小到大尺度的分离。关于流动的各向异性，速度结构函数被发现在垂直和水平方向上的流动的分离不同，和较小的气泡的情况下是最各向异性的，依赖于空隙率。各向异性的程度示出增加的顺序的结构功能的增加，示出极端事件中的流是最各向异性的。结果表明，与三维单相湍流一样，水平速度分量的平均能量传递是下尺度的。然而，与流体速度的垂直分量相关联的能量传递是高档的。的速度增量的概率密度函数显示，极值变得更可能与雷诺数的减少，在单相湍流的行为相反。我们可视化这些极端事件，并发现激烈的小尺度速度增量的区域附近的湍流/非湍流界面的边界处的气泡尾流。
2021-09-23 physics.flu-dyn
Markov property of Lagrangian turbulence
本文基于对点状惯性粒子的直接数值模拟，利用Stokes数、$\textrm{St}=0, 0.5$、$3$和$6$，在均匀和各向同性的湍流中的输运，首次给出了拉格朗日湍流中存在马尔可夫性质的证据。我们表明，马尔可夫性质是有效的有限步长大于斯托克斯数依赖的爱因斯坦-马尔可夫相干时间尺度。这使得拉格朗日粒子的多尺度统计的描述福克-普朗克方程，它可以嵌入到一个跨学科的方法，将湍流的统计描述与非平衡随机热力学和局部流结构的波动定理。该形式允许估计与粒子的拉格朗日轨迹相关联的随机热力学熵交换。粒子的熵消耗轨迹与速度增量通过尺度的特定演化有关，并且可以被视为间歇性结构。拉格朗日路径和熵值的统计特征，从而固定的波动定理。
2022-06-24 physics.flu-dyn
Lagrangian time scale of rotation for inertial fibers in isotropic turbulence
使用时间分辨测量的刚性惯性纤维的取向在一个惯性坦克，我们调查的自相关性，他们的翻滚率。在忽略光纤惯性的情况下，基于光纤长度L的Kolmogorov惯性距离定标法可以很好地预测相关时间（$τ_d$）。对于惯性纤维，我们提出了一个简单的模型，考虑纤维的惯性（由翻滚斯托克斯数测量）和粘性扭矩，准确地预测相关时间和翻滚速率的方差。
2019-10-05 physics.flu-dyn
Vertical dispersion of Lagrangian tracers in fully developed stably stratified turbulence
本文研究了Boussinesq近似下不同强迫函数和局部梯度Richardson数Rig对稳定层结湍流中Lagrange示踪剂垂直混合的影响，提出了一个单粒子和双粒子垂直弥散的波动和连续时间随机游走模型。该模型包括一个随机叠加的线性波与其振幅的基础上观察到的拉格朗日谱的垂直速度，和一个随机行走过程，以捕捉倾覆，这取决于在其他欧拉量的钻机的统计。该模型是在良好的协议与分层湍流的直接数值模拟，其中单粒子和两个粒子的分散不同的均匀和各向同性的情况下。此外，该模型提供了洞察混合的线性和非线性物理的问题，以及负责垂直湍流扩散的不同过程。
2019-01-31 physics.flu-dyn
Lagrangian acceleration of passive tracers in statistically-steady rotating turbulence
用粒子跟踪测速技术研究了定常旋转湍流中被动示踪剂的拉格朗日加速度矢量的统计特性。背景旋转的直接影响是平行于（垂直）旋转轴的高加速度事件的抑制，水平加速度的高加速度事件的增强，以及垂直于旋转矢量Ω和本地速度矢量u的加速度分量的自相关的强烈放大。由Ω和u建立的平面中的加速度分量的自相关性仅略微增强。
2013-07-26 physics.flu-dyn
Lagrangian dispersion and heat transport in convective turbulence
基于三维直接数值模拟，对湍流Rayleigh-Benard对流中的局部温度混合和热输运进行了拉格朗日研究。与垂直对距离相反，横向对距离的时间增长符合理查森定律，但由于羽流中的相关对运动，产生较小的理查森常数。因此，我们的研究结果意味着理查森色散也被发现在各向异性湍流。我们发现，非常大的垂直加速度出现频率低于横向的，并没有连接到上升或下降的热羽流。高度相关的联合拉格朗日统计的垂直加速度和局部热传递，使我们能够确定一个区域，这是由热羽混合为主。
2008-03-11 physics.flu-dyn
Extended 3D-PTV for direct measurements of Lagrangian statistics of canopy turbulence in a wind tunnel
拉格朗日湍流统计数据的直接估计对于正确模拟高度阻碍的冠层流中的扩散和传输至关重要。然而，拉格朗日流量测量需要非常高的数据采集率，导致瓶颈，阻止了拉格朗日统计冠层流量的估计迄今。我们报告了一个新的扩展的三维粒子跟踪测速（3D-PTV）方法，具有实时粒子分割，输出质心和示踪粒子的大小，并在专用硬件上进行高速数字视频采集从多个摄像机。所提出的扩展导致数据传输速率降低四个数量级，从而能够执行更长的实验运行，便于测量收敛统计。通过风洞实验研究了非均匀冠层流中拉格朗日统计量，证明了扩展方法。我们观察到，加速度统计的平均剪切在顶部的冠层和拉格朗日粒子分散在小尺度上的粗糙度元素的尾迹中的湍流占主导地位。这种方法能够克服基于欧拉的测量的主要缺点，基于欧拉的测量依赖于假设，如泰勒冻结湍流假设，这是已知的失败，在高度湍流。
2019-04-25 physics.flu-dyn
Experimental Lagrangian structure functions in turbulence
本文介绍了在中等雷诺数下用粒子跟踪测速仪在湍流中进行的实验所得到的拉格朗日性质。为了获得拉格朗日结构函数和测量小时间尺度的不稳定性，对粒子轨迹的精确采样是必不可少的。测量体积的有限性会使结果产生显著的偏差。我们提出了一个强大的方法来克服这个障碍。尽管没有充分发展的惯性范围内，我们观察到强大的耗散尺度的不稳定性。多重分形模型只能部分再现结果。
2009-05-15 physics.flu-dyn
Accelerated evolution of Burgers turbulence with coarse projective integration and deep learning
本文针对一维随机Burgers湍流模拟至统计定常耗时过长的问题，提出用编码器-解码器循环神经网络从瞬时能谱超分辨率重建速度场，并结合无方程粗投影积分多尺度框架，在保持3位数字精度下将墙钟时间加速至442倍。
2023-05-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
An exact relation between Eulerian and Lagrangian velocity increment statistics
我们提出了拉格朗日速度增量分布和欧拉速度增量分布之间的正式联系，该联系适用于从不可压缩流体中的湍流到磁流体动力学湍流的各种湍流系统。对于二维湍流的逆级联制度的情况下，我们数值估计在这方面所涉及的过渡概率。在这种情况下，我们能够直接识别的过程，导致强烈的非高斯统计的拉格朗日速度增量。
2008-10-01 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
Relationship between the power spectral density of the Lagrangian velocity and the hierarchy of coherent vortices in turbulence
本文通过直接数值模拟研究湍流中拉格朗日速度功率谱密度的形成机制，提出尺度分解方法揭示最大尺度流会污染小尺度涡旋的Kolmogorov标度，导致拉格朗日惯性区变窄，且该效应为拉格朗日速度特有。
2025-01-31 physics.flu-dyn
Multi-time structure functions and the Lagrangian scaling of turbulence
我们定义和表征多时间拉格朗日结构函数使用的数据来自两个旋流的平均流量和湍流波动：泰勒-格林数值流，和冯卡门实验室实验。数据是从数值积分的示踪剂在前一种情况下，从三维粒子跟踪测速测量在后者。多时间统计量被证明可以减少惯性距离标度中大尺度的污染。一个时间尺度，在该时间尺度上的平均流量污染成为主导，这个尺度分离两个不同的拉格朗日标度范围。多时间结构函数的结果还表明，拉格朗日不稳定性不是大尺度流动效应的结果。多时间拉格朗日结构函数可以在没有强迫机制或边界条件的先验知识的情况下使用，允许它们在不同的流动几何形状中的应用。
2022-06-13 physics.flu-dyn
Hessian-based Lagrangian closure theory for passive scalar turbulence
在标量场的Hessian基础上发展了被动标量湍流的自洽闭合理论。作为标量空间结构的一个原始指标，我们采用了海森到理论的核心，以适当地表征内在的标量场本身的时间尺度。由此产生的封闭模型现在被赋予了几个现实的特征，即尺度间相互作用的尺度局部性、细节保守性和记忆衰退效应。将当前的理论应用于惯性对流范围，最终导致自洽推导的Obukhov-Corrsin光谱与其通用常数与数值和实验数据一致。
2021-09-10 physics.flu-dyn
A new assessment of the second order moment of Lagrangian velocity increments in turbulence
研究了二阶拉格朗日结构函数在二维和三维数值数据上的行为。基于欧拉空间涨落和拉格朗日时间涨落之间的唯象联系，有可能将柯尔莫哥洛夫$4/5$定律改写为一个关系，预测二阶拉格朗日结构函数的线性（时间）标度。当这样一个函数是直接观察到目前的实验或数值数据，它不清楚地显示一个标度制度。介绍了一种基于Batchelor模型的拉格朗日结构函数的参数化方法，并对$3d$湍流和逆叶栅区$2d$湍流的数据进行了检验。这样的参数化支持的想法，以前建议，欧拉和拉格朗日的数据是一致的线性缩放加上有限雷诺数的影响，小和大的时间尺度。当大时间饱和效应被适当地考虑时，补偿图显示在可用的雷诺数下已经存在可检测的平台。此外，这种参数化使我们能够对雷诺数值进行定量预测，预计拉格朗日结构函数将显示一个标度区域。最后，我们表明，这也足以预测的归一化均方根加速度作为雷诺数的函数的异常依赖性，没有拟合参数。
2014-03-12 physics.flu-dyn
Sub-Kolmogorov droplet dynamics in isotropic turbulence using a multiscale lattice Boltzmann scheme
采用格子Boltzmann扩散界面模型研究了各向同性湍流中单个液滴的变形和动力学，该模型考虑了外部湍流的产生，并考虑了边界条件。我们专注于一个小的，子Kolmogorov液滴，其规模是远远小于Kolmogorov长度尺度的湍流。外部流场是通过描述被动示踪剂在各向同性湍流中的轨迹的伪谱模拟数据获得的。通过这种方式，我们将液滴的微观尺度和湍流的宏观尺度结合起来。从这个完全解决的模型得到的结果进行比较，以前的研究亚Kolmogorov液滴的动力学在各向同性湍流，其中的分析模型，假设液滴的形状是一个椭圆体在任何时候，是用来描述液滴变形。我们的研究结果证实，混合伪谱格子玻尔兹曼算法是能够研究液滴变形和破碎的制度远远超出了椭球近似。
2021-12-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Eulerian and Lagrangian Statistics from high resolution Numerical Simulations of weakly compressible turbulence
本文详细研究了各向同性弱可压缩湍流的高分辨率直接数值模拟中的欧拉和拉格朗日统计。泰勒微尺度下的雷诺数估计约为600。欧拉和拉格朗日统计评估了一个巨大的数据集，由$1856^3$空间配置点和1600万个粒子，其次是一个大规模的涡流翻转时间。我们目前的数据欧拉和拉格朗日结构函数高达十阶。我们分析了在惯性范围和粘性范围内的局部标度性质。欧拉分析结果与以往的数据吻合较好。拉格朗日统计不同于现有的实验和数值结果，六阶和更高的时刻。我们解释这一点，在一个可能的污染，从粘性规模影响估计的缩放性能在以前的研究。我们表明，一个简单的桥梁关系的多重分形理论的基础上是能够连接的标度性质的欧拉和拉格朗日观测量，提供的横向和纵向的欧拉结构函数之间的微小差异被适当地考虑。
2009-05-01 physics.flu-dyn
Role of correlation integrals in helical isotropic turbulence
结果表明，相关积分（不变量）发挥重要的，在一定条件下占主导地位，在螺旋各向同性均匀湍流的惯性和近耗散范围内的作用。直接数值模拟和最近的实验室实验与多尺度网格的结果已被用于这一目的。本文还简要地讨论了反射对称性自发破缺的可能性。
2019-08-29 physics.flu-dyn
LEMDA: A Lagrangian-Eulerian Multiscale Data Assimilation Framework
本文提出LEMDA框架，结合拉格朗日与欧拉观测，利用解析公式实现多尺度湍流数据同化，兼具精确性与高效性。
2024-02-04 math.DS 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
Lagrangian velocity auto-correlations in statistically-steady rotating turbulence
用粒子跟踪测速技术研究了旋转湍流中被动示踪剂的拉格朗日统计特性。一个封闭的和强迫的湍流受到五个不同的旋转速率。速度分量的PDF清楚地揭示了由背景旋转引起的各向异性。尽管水平湍流场的统计特性近似为各向同性，但与van Bokhoven及其同事先前报道的结果[Phys.Fluids 21，096601（2009）]一致，平行于（垂直）旋转轴的速度分量在旋转增加时强烈减小（与水平分量相比）。三个分量的自相关系数随转速的增加而逐渐增大，但垂直分量的自相关系数随转速的降低而减小。去相关近似为指数。拉格朗日数据比较有利，与以前报道的欧拉数据的水平速度分量，但显示不同的行为，在较高的旋转速率的垂直速度分量。
2013-07-23 physics.flu-dyn
Alignment of vorticity and rods with Lagrangian fluid stretching in turbulence
连续介质力学中的拉伸自然是用柯西-格林应变张量来描述的。这些张量量化了材料元素所经历的拉格朗日拉伸，并提供了一种强有力的方法来研究湍流流体流动中涉及拉伸的过程，如涡旋拉伸和各向异性颗粒的排列。从各向同性湍流的模拟分析数据，我们观察到各向异性粒子和涡量之间的优先对齐。我们表明，这种对齐的出现，因为这两个量独立地倾向于与最强的拉格朗日拉伸方向，定义的左柯西-格林应变张量的最大特征向量。特别是，各向异性颗粒接近几乎完美的排列与最强的拉伸方向。涡度与拉伸的对齐较弱，但仍然比以前观察到的涡度与欧拉应变率张量的本征向量的对齐强得多。强涡度的排列几乎与经历相同拉伸的杆的排列相同。
2013-11-04 physics.flu-dyn
On the small-scale statistics of Lagrangian turbulence
我们提供的证据表明，在高雷诺数拉格朗日湍流的试验粒子的加速度的小尺度统计正确描述Tsallis统计熵指数q=3/2。我们提出的理论论据，为什么Tsallis统计可以自然地出现在拉格朗日湍流，为什么在最小尺度q=3/2是相关的。从非广延模型导出了一个推广的Heisenberg-Yaglom公式。
2001-05-18 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Acceleration of Lagrangian Particles in Shell Models of Turbulence
本文用无涡结构的湍流壳模型检验拉格朗日加速度统计，证明多重分形模型可准确描述极端间歇涨落且预测在宽 Reynolds 数范围内稳健。
2025-07-23 physics.flu-dyn
Intermittency and universality in a Lagrangian model of velocity gradients in three-dimensional turbulence
基于最近提出的一个速度梯度张量演化模型，讨论了水动力湍流中不稳定性的普遍性。三种可能的版本的模型进行了研究不同的假设相关的时间尺度和强迫强度。数值试验表明，三个模型变体得到了相同的（普遍的）反常相对标度指数。横向速度梯度比纵向速度梯度更具有间歇性，而耗散和涡度拟能尺度具有相同的指数。结果是一致的普遍性的不稳定性和相对标度指数，并建议这些都是由自拉伸条款，是相同的，在每个变体的模型。
2007-05-12 physics.flu-dyn
