Polymeric diffusive instability leading to elastic turbulence in plane Couette flow
本文在 Oldroyd-B 和 FENE-P 模型中证明，聚合物应力的微小扩散可在无惯性平行剪切流中引发线性不稳定性，进而产生三维自持混沌状态，首次在壁面约束平行粘弹性流中实现弹性湍流。
2023-08-07 physics.flu-dyn
Mathematically established chaos and forecast of statistics with recurrent patterns in Taylor-Couette flow
本文在反向旋转 Taylor-Couette 流的亚临界混沌转变中，用可严格证明混沌的离散映射建立了与不稳定周期轨道的一一对应，并证明可由 UPOs 重建混沌流体流动的全部统计性质。
2025-02-04 math-ph math.MP nlin.CD
Friction dynamics of elasto-inertial turbulence in Taylor-Couette flow of viscoelastic fluids
在Taylor-Couette几何中研究了弹性惯性湍流的动力学特性。EIT是在不可忽略的惯性和粘弹性的基础上发展的混沌流动状态。直接流动可视化和扭矩测量的组合允许验证与纯惯性不稳定性（和惯性湍流）相比EIT的早期发生。本文首次讨论了具有惯性和弹性的伪Nusselt数的标度。摩擦系数，时间频谱和空间功率密度谱的变化突出了EIT在过渡到其完全发展的混沌状态之前经历了中间行为，该混沌状态需要高惯性和弹性。在此过渡期间，二次流对整体摩擦动力学的贡献是有限的。这对于在低阻力和低但有限的雷诺数下实现有效混合的目标是非常有意义的。
2023-01-05 physics.flu-dyn
Chaotic mixing in plane Couette turbulence
本文将平面 Couette 流不变解的欧拉速度场作为动力系统，分析拉格朗日示踪粒子轨迹、驻点、流形及异宿连接，揭示其对三维湍流混沌混合的拓扑骨架作用。
2024-12-06 math-ph math.MP nlin.CD
Dynamics of spatially localized states in transitional plane Couette flow
非定常的空间局域态，如喷烟、段塞或斑点在向湍流的转变中起着重要的作用。在平面Couette流中，这些状态的稳定版本在描述同宿蛇形的两个交织的解分支上被发现（Schneider $\textit{et al.}$ 2010 a）。这些分支可以用来产生一些空间局部化的初始条件，其过渡可以进行调查。从低雷诺数的同宿蛇行是第一次观察到（$Re < 175$）过渡的（$Re \approx 325$），这些空间局域化的状态穿越不同的制度，其relaminarisation时间和动态的相空间的动力学结构的影响。这些制度的报告和特点在本文中的一个$4π$周期域在流向作为两个剩余变量的函数：雷诺数和局部图案的宽度。接近蛇形，本地化的状态被空间本地化的周期性轨道所吸引，然后再层化。在雷诺数较大的值，流动进入一个混沌的瞬态变量的持续时间之前，再分层。在雷诺数（$Re \approx 250$）相对较低的情况下，可以毫无困难地观察到很长的混沌瞬态（$t > 10^4$）。
2019-01-16 physics.flu-dyn
Periodic orbits exhibit oblique stripe patterns in plane Couette flow
过渡平面Couette流的时空混沌动力学可以产生规则的平行层流条纹图案，其具有大尺度图案波长和相对于层流方向的倾斜取向。最近的斜条纹图案的动力系统分析表明，纳维-斯托克斯方程具有不稳定的平衡解，该平衡解捕获斜条纹图案的三维空间结构。在这里，我们确定不稳定的周期性轨道，不仅表现出倾斜的大规模振幅调制，但也有一个特征的时间演化，不同于稳定的平衡解决方案。周期性轨道表示在粘性扩散时间尺度上缓慢地传播穿过流动中的波状速度条纹的驻波。不稳定的周期轨道嵌入在平面Couette流的对称子空间中的混沌的边缘，从而可以调解过渡到和从湍流与斜图案。
2019-12-20 nlin.PS physics.flu-dyn
Data-driven low-dimensional model for the onset of turbulence in plane Couette flow
Graduate School of Engineering Science, the University of Osaka（大阪大学工学研究科）；Fluids Laboratory, Department of Mechanical Engineering, University of the Philippines Diliman（菲律宾大学迪利曼分校机械工程系流体实验室）
本研究用核分位数回归从直接数值模拟数据构建平面库埃特流低雷诺数湍流的低维模型，准确再现周期、混沌动力学及统计特性，并开发参数依赖模型重现分岔结构，验证了机器学习降阶建模的有效性。
2026-09-22 physics.flu-dyn
A doubly-localized equilibrium solution of plane Couette flow
我们提出了一个平衡解的平面Couette流是指数本地化的展向和流向方向。该解决方案是类似的大小和结构，以前计算的湍流斑点和本地化，混乱游荡的边缘状态的平面Couette流。对纳维-斯托克斯方程中主要项的线性分析表明，指数衰减率和流向尾翼的壁面法向悬垂剖面是如何受雷诺数和展向主波数的控制的。扰动的解决方案沿其领先的本征函数导致快速中断的内部辊条纹结构和形成的湍流斑，其增长或衰减取决于雷诺数和扰动的选择。
2014-05-21 physics.flu-dyn
Emergence of stochastic dynamics in plane Couette flow
空间局域态在剪切流中向湍流的转变中起着重要作用（Kawahara，Uhlmann & van Veen，Annu. 44，203（2012））。尽管事实上，他们中的一些是层流和湍流之间的分界线上的吸引子，很少有人知道他们的动态。在这里，我们调查的时间动态的平面Couette流的背景下，这种稳定的空间本地化的解决方案。这些解存在于参数空间中的振荡分支上。我们认为这些分支的鞍节点作为初始条件的模拟运行偏移雷诺数。我们观察到一个relaminarization政权主要特点是确定性动力学和识别在这个政权的存在参数区间的结果是随机的和长寿命的混沌瞬态观察。这些结果是在低于过渡阈值的情况下获得的，揭示了过渡平面Couette流中随机性的出现，并可能会告知一系列剪切流配置。
2016-04-15 physics.flu-dyn
Long term time dependent frequency analysis of chaotic waves in the weakly magnetized spherical Couette system
本文用含时频率分析方法研究了混沌流动的长期行为。被测系统由一个导电流体组成，被限制在两个差动旋转的球体之间。球形设置暴露于轴向磁场。经典的傅里叶变换方法提供了与流相关联的频率的时间依赖性的第一估计，以及其体积平均性质。然而，在费根鲍姆以及纽豪斯-吕尔-塔肯斯分叉场景中，它无法检测到接近常规解的奇异吸引子。结果表明，Laskar的频率算法是足够准确地识别这些奇异吸引子，因此是一个有效的工具，在高维动力系统中的混沌流的分类。我们的几个混沌的解决方案，在不同的磁场强度，得到的分析，揭示了强大的鲁棒性的主要频率的流量。该频率与方位角漂移相关，并且非常接近底层不稳定旋转波的频率。与此相反，体积平均属性的主频率可以变化几乎一个数量级的磁场力的减少。我们的结论是，在中等的差分旋转考虑，不稳定的旋转波提供了一个很好的描述的变化的主要时间尺度的任何流量与各自的变化在磁场。
2020-12-31 nlin.CD physics.flu-dyn
Routes to turbulence in Taylor-Couette flow
本文回顾了Taylor-Couette流动中内圆柱和外圆柱旋转主导的两条通向湍流之路，利用分岔理论解释时间混沌，并用统计方法揭示外旋突变转变，强调旋转数决定层流-湍流间歇模式存在的下边界。
2023-01-09 physics.flu-dyn
Vortex merging and splitting events in viscoelastic Taylor Couette flow
最近的实验报道了一种新的过渡到弹性惯性湍流的泰勒-库埃特流的稀聚合物溶液。与以前报道的过渡不同，这种新发现的情况，被称为涡合并和分裂（VMS）过渡，发生在离心不稳定状态下，其背后的机制是二维的：由于轴对称涡对可能被创建（涡分裂）或湮灭（涡合并）的事件的扩散，流动变得混乱。在本文中，我们提出了直接的数值模拟，使用FENE-P本构方程模型聚合物动力学，再现实验观察具有很高的精度，并阐明了发病的原因，这令人惊讶的动态。从牛顿极限和逐渐增加的流体的弹性，我们证明了VMS动力学是不相关的著名的泰勒涡，但与一个稳定的模式的弹性诱导的轴对称涡对被称为diwhirls。随着流体弹性的增加，这些弹性涡旋所携带的角动量的量变得越来越小，并且最终达到边缘水平。当这种情况发生时，扰动变得与系统的其余部分动态地断开，并且在轴向方向上彼此独立地移动。研究表明，涡旋合并和分裂事件以及局部瞬态混沌动力学是由扰动之间的相互作用引起的，即使在弹性水平是实验研究的两倍的情况下，这种复杂的时空动力学仍然存在。
2022-07-06 physics.flu-dyn
On the decay of turbulence in plane Couette flow
本文用直接数值模拟方法研究了平面Couette流动下转捩区湍流和层流斜带的衰减。我们认为，系统扩展到足以存在几个波段，由于温和的壁正常下分辨率被认为是一个一致的和经过充分验证的建模策略。我们指出了一个两阶段的过程，涉及一个乐队的破裂，然后由一个缓慢的回归的碎片离开。以前的方法湍流衰减壁有界的流动，利用混沌瞬态范式重新解释在时空的角度来看，在一个潜在的随机过程的大偏差。
2011-07-27 nlin.PS physics.flu-dyn
On the transition to turbulence of wall-bounded flows in general, and plane Couette flow in particular
这一贡献的主要部分EJM-B/流体专刊致力于帕特里克·韦尔雷概述了问题的亚临界过渡到湍流的壁有界流动在其历史的角度，重点是平面库埃特流，流动之间产生的反平移平行平面。亚临界在这里意味着不连续和直接的，具有强滞后。这是由于在全局稳定性阈值Re_g（无条件返回基流的上限）和线性不稳定性阈值Re_c（无条件偏离基流）之间存在非平凡流态。首先从经验的角度讨论Re_g附近的过渡范围（§1）。回顾了Avila等人（2011）最近确定的管流Re_g。接下来研究平面库埃特流。在实验室条件下，转捩区呈现出由层流和湍流交替组成的斜向模式，直到第三个阈值Re_t，超过该阈值，湍流是均匀的。我们目前对这个问题的理论理解是接下来回顾（§2）：线性理论和非正常放大的扰动;非线性方法和动力系统，盆地边界和混沌瞬态在最小流量单位;时空混沌扩展系统和使用的概念，从统计物理，时空不稳定性和定向渗流，大偏差和极值。两个附录提出了一些最近的个人结果，在平面库埃特流图案从数值模拟和建模尝试。
2014-03-25 nlin.PS physics.flu-dyn
Self-sustainment of coherent structures in counter-rotating Taylor-Couette flow
我们调查的局部自持过程的螺旋湍流在反向旋转泰勒-库埃特流使用周期性的环形域，形状为一个十字形，其两侧对齐的圆柱形螺旋线所描述的螺旋图案。该研究的主要重点放在漂移旋转波（{ \sc drw}）的出现，捕获，在一个相对较小的域，相干结构的主要特点，通常观察到发达的湍流。亚临界区的过渡动力学，远低于层流圆形Couette流的第一不稳定性，由起源于鞍结分叉的{ \sc drw}解的上、下分支决定。这些解决方案自我维持的机制，以及它们诱导的混沌动力学，明显地让人想起其他亚临界剪切流。值得注意的是，即使雷诺数增加到超过基流的线性稳定性阈值，{ \sc drw}的流动特性仍然存在。模拟在一个狭窄的方向上伸展，围绕设备旋转一个完整的一圈，证实了自我维持的涡流最终集中成一个本地化的模式。由此产生的统计稳定状态满意地再现定性，并在一定程度上也定量，拓扑结构和螺旋湍流的性质计算在一个大的周期性域足够的纵横比，这是代表真正的系统
2022-07-26 physics.flu-dyn
On the decay of turbulence in plane Couette flow (long version)
当雷诺数降低时，在某一上阈值Rt以下，平面Couette流动首先由无特征的湍流形成交替的湍流和层流斜带。这些带存在到全局稳定性阈值R_g，在该阈值以下层流最终占优势。我们研究的碎片和衰减的系统中，这些频带扩展到足够的几个频带存在。我们使用直接的数值模拟适当地定制，以处理这样的大系统在足够长的时间。我们指出了一个两阶段的过程，涉及到一个带的破裂，其次是它的缓慢收缩。以前的解释湍流衰减在壁有界的流动内的混沌瞬态或时空不稳定性的范例进行了讨论。
2011-09-05 nlin.PS physics.flu-dyn
Linear instability in planar viscoelastic Taylor-Couette flow with and without explicit polymer diffusion
本文证明平面粘弹性Taylor-Couette流中的弹性湍流并非源于控制方程本身的线性不稳定性，而是由数值离散在边界附近引入的扩散误差触发聚合物扩散不稳定性（PDI）所致。
2025-07-04 physics.flu-dyn
From temporal to spatiotemporal dynamics in transitional plane Couette flow
实验结果表明，当雷诺数R变化时，在平面Couette流中存在着由层流和湍流交替形成的斜带。许多以前的理论和数值工作的问题都认为小的纵横比系统受到周期性的边界条件，而实验对应于相反的限制大的纵横比。在这里，通过完全解决的直接数值模拟的纳维-斯托克斯方程在减少R，我们仔细检查过渡从时间到时空行为的系统中的中间尺寸。我们证明存在L_x~70- 80 h量级的流向交叉尺寸（其中2 h是驱动流动的板之间的间隙），超过该间隙，PCF中向/从湍流的转变无疑是一个时空过程，具有典型的场景“[湍流]->[筛状区]->[倾斜模式]->[层流区”，而低于该大小，则更像是一个时间过程，可以用具有"[混沌流]->[层流]“（通过混沌瞬变）场景的有限维动力系统来描述。在交叉区域，“[斜模式]”阶段被跳过，这使我们建议，在实验中观察到的模式的适当渲染需要一个忠实的帐户在尺度上的流向相关性至少该交叉大小的顺序。
2011-01-27 nlin.PS physics.flu-dyn
Centrifugal instability of Taylor-Couette flow in stratified and diffusive fluids
Coventry University（考文垂大学）
研究了分层和扩散流体中泰勒-库埃特流的离心不性，发现热扩散和分层对不性的影响可通过参数PN=N²Pr描述，并通过DNS和LSA分析了非线性特征和混沌状态。
2025-12-09 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Bifurcation in narrow gap spherical Couette flow
本研究针对仅内球旋转的窄间隙球形Couette流，用伪谱方法模拟发现流动对初始条件敏感，得到三类分岔分支并揭示其特性与大雷诺数下的混沌行为。
2024-10-09 physics.flu-dyn
On multiple stable states in Taylor-Couette flow with realistic end-wall boundary conditions
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
本研究通过DNS和理论分析揭示了真实端壁边界条件下泰勒-库埃特流中多重稳定状态的形成机制及动态特性。
2026-02-13 physics.flu-dyn
Statistical state dynamics modes and equilibria underlie the structure and mechanism of wide channel Couette turbulence
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波迪斯特里安大学）；Harvard University（哈佛大学）
本文通过统计态动力学框架揭示宽通道柯氏湍流的结构和机制，提出其为固定点解，并解析其卷斑结构与特征模的关联。
2026-01-05 nlin.PS physics.flu-dyn
Nonlinear waves in stratified Taylor--Couette flow. Part 2. Buoyancy flux
本文是对具有固定外圆柱的轴向分层Taylor-Couette流中混合的两方面研究的第二部分，即分层的形成和浮力的上涌。在第一篇论文中，我们表明，流动的动力学主要是由叠加的非线性波的相干结构。（混合）-丝带和（混合）-交叉螺旋线之间的相互作用产生的一对线性不稳定的螺旋模式相反的“handedness”，似乎是负责形成良好的混合层和尖锐的密度界面。在本文中，我们表明，这些结构也完全负责向上的浮力通量的模拟。发生这种情况的机制是最具能量的波的密度和垂直速度分量之间的正耦合。这种耦合主要是由扩散的密度在低施密特数Sc，但也可以是一个非线性效应在较大的Sc。湍流被发现有助于负浮力通量在Sc= 1，10，16，这导致的结论，即质量上涌是一个混乱的平流的后果，即使在大雷诺数。因此，牺牲性地分离相干结构导致来自DNS的通量Richardson数Ri_f的良好估计。我们还使用Winters等人（1995）的理论框架来分析开放控制体积中混合的能量学，阐明了端部效应对势能收支的影响。还讨论了Oglethorpe等人（2013年）最近实验中浮力通量测量的潜在联系。
2016-09-09 physics.flu-dyn
Feigenbaum universality in subcritical Taylor-Couette flow
本文证明Feigenbaum普适性在亚临界Taylor-Couette流中存在，通过精确计算倍周期分岔重现了两个普适常数，并提出一种基于前几次分岔预测直至累积点及之后混沌动力学的分岔图方法。
2025-03-02 math-ph math.MP nlin.CD
Studying edge geometry in transiently turbulent shear flows
在中等Re的线性稳定剪切流中，尽管存在称为混沌边缘的余维一流形，但湍流自发地衰减，该流形将衰减扰动与触发湍流的扰动分开。我们统计分析了平面Couette流中的衰变，量化了自持反馈回路的破裂，并证明了可能的衰变路径的整个连续体的存在。绘制平行低维模型和监测相对于衰减轨迹的边缘的位置，我们提供的证据，混沌的边缘分离状态空间，而不是全球。相反，它包裹在湍流产生结构周围，而不是一个独立的动力学结构，而是混沌鞍的一部分。因此，衰减轨迹不需要穿过边缘，而是在从湍流鞍形物展开的同时环绕它。
2013-12-10 physics.flu-dyn
Exact coherent structures and shadowing in turbulent Taylor-Couette flow
我们研究了一个理论框架的基础上精确相干结构（ECS）的形式主义的流体湍流建模。虽然很有希望，现有的证据表明，ECS在湍流中的作用主要是间接的，主要来自理想化的数值模拟。特别是，目前还不清楚是否在实验中的三维湍流阴影任何ECS。为了最终回答这个问题，一个层次的ECS应计算域和边界条件完全匹配的实验。本研究在这个方向上迈出了第一步，通过调查一个小的纵横比泰勒-库埃特流与自然周期性边界条件的方位角方向。我们描述的结构的混沌集的基础湍流驱动的反向旋转的圆柱体和提出直接的数值证据的阴影的收集不稳定的相对周期轨道和行波，设置阶段的框架进一步的实验测试。
2021-05-05 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Data-driven Koopman operator predictions of turbulent dynamics in models of shear flows
本文针对平面 Couette 流等剪切流，结合 IRMAE-WD 自编码器降维与神经网络近似 Koopman 算子，提出 Projected Koopman Dynamics 方法，有效捕捉混沌行为，在短期追踪和长期统计上优于其他框架。
2024-07-23 physics.flu-dyn
Surfactant and gravity dependent inertialess instability of two-layer Couette flows and its nonlinear saturation
本文研究了两个不混溶流体层在垂直重力作用下的水平流动，流体层具有不同的密度、粘度和厚度，界面处存在不溶性表面活性剂。底部库埃特流是由通道壁的水平运动驱动的。线性和非线性阶段的（无惯性）表面活性剂和重力依赖的长波不稳定性研究使用润滑近似，这导致一个系统的耦合非线性演化方程的界面和表面活性剂的干扰。线性稳定性由简正模态的特征值问题确定。的界面，表面活性剂，速度和压力的扰动的增长率和振幅被发现解析。对于每个波数，有两个活跃的正常模式。对于每个模式，不稳定性阈值条件的系统参数的确定。特别是，它透露，对于某些参数范围内，即使任意强的重力不能完全稳定的流动。涡度厚度相位差与不稳定性的相关性，目前当重力的影响被忽略，被发现打破重力是重要的。在涡度不起作用的情况下解释了这两种模式不稳定的物理机制。与我们以前研究的半无限情况不同，在没有重力的情况下，表面活性剂不稳定性的小振幅非线性饱和是可能的。对于某些参数范围内，界面偏转是由一个解耦的Kuramoto-Sivashinsky方程，它提供了一个源项的线性对流扩散方程控制的表面活性剂浓度。数值模拟结果证实了界面波随界面的变化是混沌的，但两个混沌波的比值是常数。
2017-07-04 nlin.AO nlin.CD nlin.PS
Taylor rolls on tour: Slow drift of turbulent large-scale structures in flows with continuous symmetries
本研究通过直接数值模拟发现轴对称泰勒-库埃特流随系统尺寸增大发生不连续相变进入时空混沌，泰勒滚子出现缓慢不规则漂移，并估计其有效扩散系数，表明此类自发扩散位移在壁面湍流中普遍存在。
2024-12-09 physics.flu-dyn
Recurrent flow analysis in spatiotemporally chaotic 2-dimensional Kolmogorov flow
最近成功的动力系统方法过渡流的动机，我们研究的效率和有效性提取简单的不变集（经常性的流）直接从混沌/湍流和这些集的潜力提供预测的某些统计数据的流量。本文研究了二维Kolmogorov流（含正弦体积力的二维纳维-斯托克斯方程）在正方形[0，2π]2圆环和矩形圆环上的流动.在前一种情况下，发现比以前多一个数量级的经常性流动（Chandler & Kerswell 2013），并通过周期轨道理论给出了混沌耗散和能量pdfs的改进预测。在低强迫振幅下的扩展环面上，一些提取的状态模拟了空间局部混沌的统计数据，令人惊讶地回忆起Kawahara和Kida（2001）在低雷诺数平面Couette流中的惊人发现。然而，在更高的强迫振幅下，成功是有限的，突出了混沌的维数增加和对更大数据集的需求。讨论了改进萃取过程的化学发展。
2015-04-01 nlin.CD physics.flu-dyn
Emergence of chaos and fractality in the basin boundary of subcritical shear flow
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Monash University（蒙纳士大学）
研究泰勒-库埃特流亚临界区域，揭示亚临界剪切流盆边界边缘态变混沌的两步机制，即异宿缠结与异宿环的形成，表明边缘态特性对参数敏感。
2026-08-10 physics.flu-dyn
Structure interactions in a reduced-order model for wall-bounded turbulence
新的降阶模型（ROM）推导出正弦剪切流（也称为Waleffe流）和平面Couette流在小周期域。Waleffe流的第一推导利用形成问题的自然正交基的傅立叶模式。通过对纳维-斯托克斯方程进行Galerkin投影，得到了该基的ROM。一个大的基础被减少到12个模式，有助于显着保持混乱，湍流动力学。与早期ROM的一个关键区别是包含了两个卷形条纹结构，其展向波长等于$L_z$和$L_z/2$，其中$L_z$是计算盒的展向长度。由此产生的系统是通过重写Galerkin系统的相同的12个模式，修改，以满足无滑移条件的墙壁上的库埃特流。由此产生的动力系统导致湍流与有限的寿命，在协议与早期的ROM和模拟在小域。然而，目前的模型显示寿命比早期的ROM长得多，差异超过一个数量级。库埃特流模型进行了比较，直接数值模拟（DNS）的结果，统计显示公平的协议。包含$L_z$和$L_z/2$长度尺度被认为是较长湍流寿命的一个关键特征：忽略任何滚转模式或它们的非线性相互作用，会导致湍流寿命急剧减少。因此，目前的ROM突出了一些占主导地位的非线性相互作用，在维持湍流的长寿命相关。
2021-04-06 physics.flu-dyn
Topological Chaos in a Three-Dimensional Spherical Fluid Vortex
在混沌确定性系统中，看似随机的行为是由相对简单但隐藏的组织规则和结构产生的。突出的工具，用于在1D和2D系统的特点，这种复杂性是利用动态不变结构的拓扑结构的技术。然而，将许多这样的拓扑技术扩展到三维空间的道路充满了障碍，阻碍了它们应用于更广泛的物理系统。在这里，我们克服了这些障碍，并成功地分析了一个现实的三维流体平流模型，通过扩展同伦叶动力学（HLD）技术，以前开发的二维面积保持动态，三维体积保持动态。我们从数值生成的有限时间混沌散射数据夹带在一个球形流体漩涡的粒子，并使用这些数据来建立一个符号表示的动态。然后，我们使用这种符号表示来解释和预测的散射数据的自相似分形结构，计算边界的拓扑熵，混合的基本措施，并发现两种不同的混合机制，拉伸二维材料表面和一维材料曲线在不同的方式。
2017-03-15 nlin.CD physics.flu-dyn
High-speed shear driven dynamos. Part 2. Numerical analysis
本文旨在数值验证同伴论文Deguchi（2019）中提出的磁流体动力学（MHD）流动的大雷诺数渐近理论。为了避免与湍流和流动几何形状的混沌性质相关的任何复杂性，已利用平面Couette流中的粘性电阻磁流体动力学方程的非线性稳态解。确定了两类能有效地将动能转换为磁能的非线性MHD态。在已知的平面Couette流的流体动力学解分支上施加展向均匀小磁场，可以得到第一类非线性状态。的非线性状态的特点是由流体动力学/磁辊条纹和共振层，在那里观察到强涡和电流片。这些流动特征以及诱导的强流向磁场与Deguchi（2019）提出的涡旋/Alfvén波相互作用理论完全一致。当展向均匀磁场关闭时，溶液变成纯粹的流体动力学。然而，在零外部磁场极限下的第二类“自持剪切驱动发电机”可以通过受展向均匀电流场的强迫态的同伦来找到。发电机状态的发现激发了Deguchi（2019）相应的大雷诺数匹配渐近分析。在这里，由渐近理论导出的简化方程已被数值求解。渐近解提供了非常好的预测有限雷诺数发电机解决方案。
2019-03-22 physics.flu-dyn
Bypass transition and subcritical turbulence in plane Poiseuille flow
平面Poilluille流显示湍流的雷诺数低于Tollmien-Schlichting波的临界雷诺数。向湍流的过渡遵循与边界层中的旁路过渡相同的路线，即需要有限振幅扰动，并且在过渡区域中，流动由下游涡流和条纹主导。为了将平面Poiffille流中的现象与我们先前对平面Couette流的研究（Kreilos & Eckhardt，2012）联系起来，我们研究了平面Poiffille流的对称子空间，其中分叉级联明显突出。通过跟踪系统的边缘状态（在该系统中为行波）及其分岔，我们可以跟踪混沌吸引子的形成、增加受流动影响的相空间体积的内部危机以及危机分岔中最终转变为混沌鞍的过程。在边界危机之后，我们可以观察到具有指数分布寿命的瞬态混沌。
2015-06-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Mixing in viscoelastic fluids using elastic turbulence
本文通过 Oldroyd-B 模型数值模拟二维 Taylor-Couette 流动，发现弹性湍流和弱混沌流均能促进混合，且序参量与混合速率强相关，可用于指示混合强度。
2025-01-01 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
Spatiotemporal perspective on the decay of turbulence in wall-bounded flows
使用一个简化的模型集中在平面Couette流的平面内的依赖性，它表明，顺时针到层流松弛过程可以被理解为一个成核问题，类似于发生在一个热力学一阶相变。该方法，易于处理的大规模扩展的系统考虑，挑战目前的解释，在典型的时间混沌的混沌瞬态。对湍流中层流区域尺寸分布的研究证明，在雷诺数R_{low}的某一给定值下，无论低维动力系统理论中设想的局部混沌寿命是否在有限R处偏离R_{low}，都可以发生从持续时空混沌到层流的突然过渡。
2011-02-28 nlin.CD physics.flu-dyn
Modeling the transition to turbulence in shear flows
一维模型过渡剪切流。该模型有两个变量，分别对应于湍流强度和平均切变。这些变量根据基于过渡湍流已知特性的简单方程进行演化。考虑的第一个模型是管流。先前的研究使用混沌帐篷映射来模拟湍流。在目前的工作中，湍流被建模为乘性噪声。该模型捕捉了过渡管流的特征，并包含亚稳态喷流、喷流分裂和段塞。这些想法被扩展到一个有限的平面库埃特流模型。
2011-07-19 nlin.PS physics.flu-dyn
