Spatial evolution of the turbulent/turbulent interface geometry in a cylinder wake
本研究通过PLIF实验考察圆柱尾流中TTI几何特征的空间演化，发现TTI比TNTI扩展更快，界面在$x/d\approx15$处存在过渡区，并首次量化了TTI粗糙度（分形维数）的空间变化及其对背景湍流参数的依赖。
2023-07-29 physics.flu-dyn
Concentrations of inertial particles in the turbulent wake of an immobile sphere
直接数值模拟被用来研究一个小的重惯性粒子流的层流和湍流尾流的不可压缩的均匀流入面对一个不动的球的相互作用。不与障碍物碰撞，但移动过去的颗粒，被发现在球体边界层和它的尾流中形成优先浓度。在层流的情况下，上游发散的流动模式是负责颗粒聚集在圆柱体上延伸到下游的球体。该表面的内部不包含粒子，可以被视为大障碍物的阴影。这样的浓度分布也存在于湍流尾流的情况下，但显示出有限的延伸。球体阴影之后是对称轴周围的区域，其中浓度高于平均值。它起源于粒子从脱落涡流中的共振离心排出。本文还简要讨论了这种浓度机制对单分散粒子间碰撞的影响。它们通过增加的浓度和尾流中颗粒之间的大速度差的存在而增强。
2015-01-27 physics.flu-dyn
Turbulent viscosity variability in self-propelled body wake model
研究了湍流粘性变化对自航体尾流模型特性的影响。除了已知的运动积分获得恒定的湍流粘度，我们得到新的。新的运动积分的存在导致，特别是，尾流的宽度和剖面的行为发生变化，从而导致其守恒。
2011-01-25 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Generalised actuator disk theory: wake development with turbulent entrainment
Durham University（杜伦大学）；University of Kent（肯特大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文提出一种广义叶轮机盘理论，结合流管和尾涡控制体积，可预测任意距离处的涡流变化，改进高负载盘的推力和功率系数预测。
2026-06-05 physics.flu-dyn
Modelling turbulence in axisymmetric wakes: an application to wind turbine wakes
本文开发了基于格林函数法的快速运行模型预测轴对称尾流湍动能分布，通过风洞实验验证并应用于风力涡轮机尾流，揭示了运行条件对湍动能生成的影响及湍流参量演化规律。
2024-08-01 physics.flu-dyn
Wakes in stratified atmospheric boundary layer flows: an LES investigation
采用大涡模拟和三维正交分解方法，研究了静止和运动的大钝体与高雷诺数稳定分层湍流边界层的相互作用。由于在水平方向采用伪谱方法，故采用浸没边界法来考虑钝体对边界层流动的影响，并采用并发前兆模拟方法来施加钝体上游的湍流来流条件。观察到占主导地位的POD模式类型发生在更高的能级，在更多的湍流尾流。不同的热分层的湍流统计只有轻微的影响，但在最高的能级占主导地位的POD模式的数量的显着影响。
2019-01-18 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
Analysis of coherence in turbulent stratified wakes using spectral proper orthogonal decomposition
本文采用谱本征正交分解（SPOD）方法，在雷诺数为$Re = 5 \times 10^{4}$，弗劳德数为$Fr$ = $2, 10$的条件下，提取并分析了圆盘湍流尾迹中的相干结构。研究发现，两种尾迹的SPOD本征谱均表现出低秩行为，且低阶模态对总涨落能量的相对贡献随$x/D$的增大而增大。涡脱落（VS）机制，这对应于$St \approx 0.11-0.13$在两个尾流，是积极的和占主导地位的整个域在两个尾流。在VS模式下SPOD本征谱峰的连续下游衰减是非分层尾流的一个显著特征，浮力抑制了这种衰减，特别是对于$Fr = 2$。当下游距离超过$Nt = Nx/U = 6 - 8$时，VS频率处和附近的能量出现在尾流的外部区域。可视化显示，非定常重力内波（IGW）出现在相同的$Nt = 6 - 8$。VS机制和非定常IGW生成之间的因果关系也建立使用基于SPOD的重建和分析的压力传输项。在SPOD分析中，这些IGW也作为主导SPOD本征模形状的结构变化而被拾取。$Fr = 2$尾流在{ $Nt > 15$ }处的尾流核心中显示分层，其由下游位置$x/D > 30$处VS频率的领先SPOD本征模式捕获。$Fr = 2$尾流的VS模式是流向相干的，由$x/D \gtrsim 30$处的V形结构组成。总的来说，我们发现，相干的唤醒，发起的VS模式在身体，延长浮力远下游。此外，这种相干性在空…
2021-12-23 physics.flu-dyn
Aspect-ratio effect on the wake of a wall-mounted square cylinder immersed in a turbulent boundary layer
本研究通过高分辨率大涡模拟（LES）探究了湍流边界层中壁面安装方柱的纵横比（AR）对尾流拓扑、湍流产生与输运的影响，发现AR影响尾流构型转变、三维性及湍动能收支，为临界AR的表征提供了参考。
2024-01-22 physics.flu-dyn
On the turbulent wake of the actuated fluidic pinball: dynamics, bifurcations and control authority
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Spanish National Institute for Aerospace Technology (INTA)（西班牙国家航空航天技术研究所）；Shenzhen University（深圳大学）
研究通过实验和数值方法探讨了流体弹珠在大激发范围下的湍流尾涡动力学，揭示了其三维激发流形和新的低频分离状态。
2026-02-16 physics.flu-dyn
Real-time reinforcement learning for turbulent state-dependent control in a bluff-body wake
Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出REACT框架，通过实时强化学习控制风洞中 bluff-body 唆流，减少阻力并实现能耗节省，发现动态抑制相干结构能提高效率。
2026-05-14 physics.flu-dyn
On the wake region of high-Reynolds-number turbulent boundary layers subject to adverse pressure gradients
The University of Melbourne（墨尔本大学）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）
研究高雷诺数湍流边界层在中等逆压梯作用下涡旋区域的结构特征，通过多点测量分析湍流运动的能量分布和相干性，揭示逆压梯对涡旋区域能量变化的影响。
2026-05-21 physics.flu-dyn
Reactive control of the dynamics of a fully turbulent wake using real-time PIV
在这项研究中，我们专注于控制的三维湍流尾流下游的方背艾哈迈德体（$Re_H=3.9\times10^5$）的动力学。通过模型尾部压力重心和尾流回流重心的轨迹，描述了这种尾流的特殊动力学特性。特别是它示出，这些动态允许定义三种不同的状态：两个所谓的反射性的破环（RSB）模式和瞬态对称（TS）模式。最近的研究表明，压力重心的时间涨落可以被描述为一个具有明确吸引子的弱混沌系统。我们表明，双峰尾流的动态，然后可以被迫进入一个稳定的非对称或对称状态，在开环控制，使用切向连续或脉冲吹在三个不同的区域沿模型的后部的上边缘。最后，一个简单的闭环反对控制，基于实时识别的尾流重心在PIV领域，是用来迫使尾流的混沌动力学到一个有规律的振荡运动在一个良好的控制频率。根据驱动参数，尾流动力学也可以从双峰切换到新的多峰行为。我们发现，这种新的模式也表现出一个独特的动力学与上下而不是左右混沌振荡。有趣的是，当射流是脉冲的而不是连续的时，闭环实验的再循环面积（再循环气泡的尺寸）减小得多。对于脉冲射流，当选择适当的频率时，减少也增加。
2019-07-14 physics.flu-dyn
On the characteristics of the turbulent wake behind a wall-mounted square cylinder
采用Spalart-Allmaras改进的延迟分离涡模拟（S-A IDDES）和本征正交分解（POD）方法，对高宽比为4的方柱绕流进行了湍流数值模拟。雷诺数等于12，000（基于自由流速度和障碍物宽度）。本文着重分析了障碍物尾迹的涡结构和沿障碍物高度的涡脱落过程。一阶和二阶流动统计与现有的实验和直接数值模拟数据的定量比较被用来验证数值结果。数值模型与产生湍流入流条件的涡方法（VM）相结合，可以成功地再现障碍物周围和后面的流场，具有值得称赞的精度。利用数值模拟得到的时均和瞬时流动参数，详细讨论了尾流形成区附近的流动结构和旋涡脱落特性。分析了偶极型平均流向涡和半圈发夹型瞬时涡的能量运动。一个连贯的脱落结构沿障碍物使用两点相关性。两种类型的涡脱落的时间间隔，即低振幅波动（LAFs）和高振幅波动（HAF）。对尾迹的POD分析表明，在障碍物高度的0.25 ~ 0.5之间，前两个POD模态代表交替脱落，对动能的贡献在66.6%~ 57.6%之间。一个简单的低阶模型的基础上的涡脱落相位角和从POD获得的时间系数的频谱被开发来预测的尾流动力学的高度范围内的交替脱落占主导地位。
2020-12-21 physics.flu-dyn
Wake structures and performance of wind turbine rotor with harmonic surging motions under laminar and turbulent inflows
本研究利用大涡模拟结合致动线模型，分析了层流和湍流下纵荡FOWT的转子性能与尾流结构，发现纵荡诱导的相干结构通过增强对流加速尾流恢复，并强调需综合纵荡幅值与变化率以表征滞后载荷。
2024-10-03 physics.flu-dyn
An empirical mean-field model of symmetry-breaking in a turbulent wake
本文通过对轴对称钝体尾流的实验测量，建立了一个低维非线性随机模型。传统的模型降阶方法将场分解为一组具有固定空间支撑但随时间变化的振幅的模式。然而，这个固定的基础不能解决的平均流动变形，由于可变的雷诺应力，斯图尔特的非线性稳定性机制的一个中心特征，没有进一步假设弱非线性相互作用。在这里，我们引入一个参数模态的基础上，取决于瞬时值的非定常气动力中心的压力，量化的程度，其中的旋转对称性的唤醒被打破。因此，模式自然地插入不稳定的对称状态和非线性平衡之间。我们估计的模式从实验测量的基础压力分布通过减少对称性通过相位对准和平均条件下的中心压力。对称模式的振幅依赖性明显偏离弱非线性分析预测的多项式标度，证实了参数基础对于捕获强非线性相互作用的效果至关重要。我们还引入了第二个模型项捕获轴对称波动与平均场变形。然后，我们应用Langevin回归系统辨识方法，这两个广义模态系数的随机强迫非线性模型的构建。由此产生的模型再现经验的功率谱和概率分布，提出了一种从实验测量发展可解释的全球不稳定湍流低维模型的途径。
2021-05-28 physics.flu-dyn
Resolvent-based estimation of a turbulent wake
本文提出基于预解式的因果估计框架，利用大涡模拟互谱密度与 Wiener-Hopf 核，从有限壁面剪切应力测量中准确估计 NACA0012 湍流尾迹速度。
2025-07-24 physics.flu-dyn
Prandtl's extended mixing length model applied to the two-dimensional turbulent classical far wake
尽管Prandtl的混合长度模型有其局限性，但它被广泛应用于湍流自由剪切流动的模拟。普朗特的扩展模型解决了原始模型的许多不足，但并没有得到广泛的应用，部分原因是在其推导和实现过程中出现了额外的数学复杂性。此外，在这两种模型中，普朗特忽略了运动粘度，因为它的大小比湍流粘度小得多。最近的工作表明，在原始模型中包括运动粘度具有数学和物理优势。在目前的工作中，提供了一种新的推导的扩展模型，它表明，类似的优点再次获得时，包括运动粘度。此外，通过使用缩放技术，相似的平均速度配置文件的扩展模型的推导，导致在一个单一的非线性常微分方程，数值求解与Hermite谱方法。归一化相似平均速度和剪切应力的计算配置文件进行比较，实验观察，并显示出良好的协议。
2021-01-21 physics.flu-dyn
Passive scalar anisotropy in a heated turbulent wake: new observations and implications for LES
实验研究了被动标量各向异性对亚网格物理和大涡模拟模拟的影响。测量横跨一个中等雷诺数尾流产生的加热气缸，使用一个阵列的四个X线和四个冷线探头。通过改变阵列中探针之间的间隔距离，我们获得了三种不同滤波器尺寸下的滤波量和亚网格量。我们计算几个条款，包括次网格耗散张量的动能和标量方差和测试各向同性的行为，作为一个功能的过滤器规模。我们发现，而动能耗散张量趋于各向同性在小尺度上，SGS的标量方差耗散保持各向异性独立的过滤器规模。涡扩散模型预测各向同性的行为，而非线性（或张量涡扩散）模型再现正确的趋势，但高估了标量耗散各向异性的水平。这些结果为所谓的混合模型提供了一些支持，但对所观察到的各向异性的原因提出了新的问题。
2001-06-04 physics.flu-dyn
Spectral POD analysis of the turbulent wake of a disk at Re = 50, 000
本文采用谱本征正交分解（SPOD）方法研究了中等高雷诺数（$\Rey$）下圆盘湍流尾迹的相干结构，该方法考虑了数值数据库中所有三个速度分量。给定流向（$x$）位置的SPOD特征值是方位波数（$m$）、频率（$\Str$）和SPOD指数（$n$）的函数。通过$x/D =10$，两种特定的模式支配波动能量：（i）具有$m=1, \Str =0.135, n=1$的涡旋脱落（VS）模式，以及（ii）具有$m=2, \Str \rightarrow 0, n=1$的双螺旋（DH）模式。在近尾流中，VS模式比DH模式更有能量，但在远尾流中，DH模式占主导地位。DH模式，当与当地的湍流速度和长度尺度，显示自相似的特征值和本征模式，而VS模式，这是一个全球模式，不表现出严格的自相似性。模式$m = 0$，3和4，虽然次显性，也作出了显着的净贡献的波动能量，和他们的本征谱进行评估。通过改变$(m,\Str,n)$的组合来评估TKE和雷诺剪切应力$\langle u'_{x} u'_{r} \rangle$的重建。较高的SPOD模式对TKE的贡献很大，尤其是在中心线附近。相反，重建$\langle u'_{x}u'_{r}\rangle $需要的模式少得多：$|m| \leq 4 $、$|\Str| \leq 1$和$n \leq 3$。在方位角模式中，$m=1$和$2$是TKE和$\langle …
2020-10-20 physics.flu-dyn
Artificial neural network-based reduced-order modeling for turbulent wake of a finite wall-mounted square cylinder
提出了一种基于神经网络和本征正交分解（POD）的有限长方柱绕流湍流降阶模型（ROM）。该模型适用于湍流尾流控制应用，因为它可以预测流场的主要特征的动力学，而无需计算纳维-斯托克斯方程。利用长短期记忆神经网络（LSTM NN）和双向长短期记忆神经网络（BLSTM NN）预测了障碍物不同平面上POD时间系数的时间演化。采用改进的延迟分离涡模拟（IDDES）生成训练数据集。在训练过程中，通过使用LSTM/BLSTM NN的权重来使用迁移学习（TL）方法，该LSTM/BLSTM NN的权重用于预测较低海拔处的平面的POD时间系数，以沿着障碍物的高度初始化较高海拔处的网络的权重。与使用随机权重初始化网络相比，TL的使用导致LSTM/BLSTM NN预测能力的显着提高。与LSTM神经网络相比，BLSTM神经网络在训练和预测误差方面表现出更好的结果，这表明BLSTM-POD模型更适合用作湍流尾流预测的ROM。此外，使用相空间图和Poincar $\acute{e}$部分仔细检查时间系数的时间行为。结果表明，POD时间系数的预测误差随预测时间窗的增大而增大，且误差增长率随POD时间系数的排序而减小。
2021-09-20 physics.flu-dyn
Driven black holes: from Kolmogorov scaling to turbulent wakes
广义相对论支配着时空的非线性动力学，包括黑洞和它们的事件视界。我们证明了强迫黑洞视界具有统计稳定的湍流时空动力学，与Kolmogorov的1941年理论一致。作为一个原则的证明，我们专注于黑洞在渐近反德西特时空在大量的维度，在那里获得更大的解析控制。我们还表明，潮汐变形的地平线诱导湍流动力学。当相对于视界运动时，变形会产生湍流时空尾流，这表明湍流时空动力学可能在双星合并和其他强场现象中发挥作用。
2019-11-29 gr-qc hep-th physics.flu-dyn
The high-Re far wake of a slender body and the effects of density stratification
采用混合模拟方法研究了细长体高雷诺数尾迹的湍流边界层特性。尾流发生器是一个6：1的长球体，基于直径$D$的雷诺数为$Re = 10^5$。本文首次研究了细长体尾流远场的非层化尾流向完全自相似状态的过渡。与钝体尾流不同，在近尾流中，流动不受旋涡脱落的支配。相反，回流区非常小，近尾流是准平行的，其特征在于存在宽带湍流。模拟表明，这些特殊性显着改变了尾流的衰减速率，并挑战了普遍性的概念-远离身体的所有湍流尾流以相同的速率衰减的想法。还研究了弗劳德数$Fr=U_\infty/ND=2$和$10$下尾流分层的影响。结果表明，浮力效应的发生取决于尾流发生器，并且远尾流保留了初始条件的信息。
2022-11-06 physics.flu-dyn
High-resolution large-eddy simulations of simplified urban flows
在雷诺数为10，000的条件下，根据自由流速度和障碍物高度，对两个矩形障碍物的绕流进行了高保真度的大涡模拟。来流是一个发展的紊流边界层。平均速度分量，湍流波动，和项的惯性动能预算进行了分析，为三个流态：掠流，尾流干扰，孤立粗糙度。三个区域的流动经历了最显着的变化：第一个障碍物的尾流，在第二个障碍物的前面的区域，和周围的第二个障碍物。在撇流情况下，障碍物之间的空腔中的湍流活动是有限的，并且主要发生在第二障碍物前面的小区域中。在尾流干扰的情况下，有一个强相互作用之间的自由流，通过空腔和尾流的第一个障碍物。这种相互作用导致障碍物之间更强烈的湍流波动。在孤立粗糙度的情况下，第一个障碍物的尾迹与孤立障碍物的尾迹吻合得很好。在第二个障碍物周围出现具有强烈湍流波动的分离泡。
2022-07-14 physics.flu-dyn
Lagrangian chaos and turbulent diffusivity
本文研究了由三个准点涡的准周期（可积）运动和三个准点涡和六个准点涡的混沌运动产生的拉格朗日混沌所产生的被动标量混合，并与二维和三维定常各向同性均匀湍流以及网格后和圆柱后湍流尾迹中被动标量的湍流混合进行了比较。数值和实验室实验的结果已被使用和有效的扩散近似以及分布式混沌方法已被应用到这个问题。
2019-04-11 physics.flu-dyn
Linear stability and spectral modal decomposition of three-dimensional turbulent wake flow of a generic high-speed train
本研究结合SPOD谱分解与线性稳定性分析方法，揭示高速列车尾流相干结构的时空演化特征与形成机制，明确了全局模态特性与波源位置。
2024-10-09 physics.flu-dyn
Studying propagating turbulent structures in the near wake of a sphere using Hilbert proper orthogonal decomposition
Monash University（莫纳什大学）
本研究利用希尔伯特正交分解方法高效识别球体尾涡中传播的湍流结构，提升POD分析的解释能力。
2026-01-23 physics.flu-dyn
Simulation of wake bimodality behind squareback bluff-bodies using LES
对$Re_H=33,333$上1/4比例方背Ahmed体绕流进行了大涡模拟研究。该研究包括壁解析（WRLES）和壁模化（WMLES）模拟，并调查了双峰切换的唤醒不同的水平位置之间。在1050个对流单元的无量纲时间窗内，WRLES和WMLES模拟（仅在湍流边界层的近壁区域以湍流平均的方式处理）能够捕获尾流横流方向的水平（展向）位移。平衡壁模型的形式Spalding的法律和日志法律的墙壁成功地使用。一旦这些壁模型，然而，应用到一个非常粗糙的近壁WMLES网格，其中的一部分，湍流边界层的外部区域的动态处理，在一个平均的方式，以及，大规模的水平位移尾流的方向不再检测。这表明在湍流边界层的外部区域内发现的较大尺度的流动结构负责产生触发双峰切换事件所需的临界流量。通过观察平均流结构、瞬时流特征及其相关的湍流动能（TKE）产生，可以清楚地看到，Ahmed机身头部后部的前部分离气泡通过大发夹涡的脱落产生高水平的TKE。只有在参考WRLES和（相对）精细的近壁网格WMLES模拟这些功能存在，举例说明它们在触发双峰事件的重要性。这激发了通过作用于前分离气泡来抑制尾流双峰性的研究。
2021-03-24 physics.flu-dyn
Scale interactions and energy transfer in the turbulent wake of a bluff body
University of California San Diego（加州大学圣迭戈分校）
研究圆盘后高雷诺数尾流多尺度动力学，通过多种统计量分析及分解方法，揭示湍动能平衡、尺度间通量等特性，表明瞬时级联 - 耗散不平衡是湍流固有，大尺度非定常等因素使其显现。
2026-07-14 physics.flu-dyn
Modeling synchronization in forced turbulent oscillator flows
周期性强迫振荡流体流动由于其作为非线性动力学系统的丰富性及其与运输、航空和能量转换中的应用的相关性，几十年来一直是密集研究的焦点。最近，人们已经观察到，湍流钝体尾流表现出亚谐共振响应时，激发与特定的空间对称性在两倍的自然涡脱落频率，这是假设所造成的三元相互作用。本文的重点是提供新的物理洞察湍流振荡器流的动力学，基于改进的机械模型通知下的一个全面的实验研究的湍流尾流后面的D形体周期性强迫。通过研究多个激发频率和振幅的功率谱中的主导分量，我们首次确认了共振三元相互作用在强迫流中的作用。然后，我们开发了一个扩展的Stuart-Landau模型的强制全球唤醒模式，将参数和非谐波强迫。该模型捕捉到了系统的动态特性，并揭示了多个同步区域的边界。此外，它是可能的，以确定模型系数从稀疏的测量数据，使其适用于广泛的湍流振荡器流。我们相信，这些广义同步模型将是有价值的预测，控制和理解的基础物理在这个无处不在的类流。
2020-01-31 physics.flu-dyn
Multiplicity of chaotic and turbulent regimes in Rayleigh-Bénard convection
利用分布混沌方法，对Rayleigh-Bénard对流中的多个混沌和湍流区域进行了研究，并将其从确定性混沌的开始到充分发展的湍流进行了分类，得到了实验室实验和数值模拟结果的支持。结果表明，制度可以取代对方取决于瑞利数的值和位置的对流单体（在大部分的流动或在边界层）。基于惯性浮力和螺旋度的不变量在这些区域的形成中起着至关重要的作用。从经典到极限状态的过渡也在这方面进行了讨论。
2019-12-23 physics.flu-dyn
The turbulent mean-velocity profile: it is all in the spectrum
管流的平均速度分布与湍流能量谱密切相关。在这里，我们进行了频谱分析，以确定主导生产的剪切应力通过动量转移的涡流。这种分析使我们能够将MVP表示为谱的泛函。MVP的每个部分都与特定的光谱范围相关：缓冲层到耗散范围，对数层到惯性范围，尾流到能量范围。谱的参数设置粘性层的厚度、缓冲层的振幅和尾流的振幅。
2009-09-15 physics.flu-dyn
Body-Free Simulation of Three-Dimensional Turbulent Cylinder Wakes
Division of Applied Mathematics, Brown University（布朗大学应用数学部）；Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院机械工程系）
本文提出无体模拟框架，通过简化矩形域求解不可压纳维-斯托克斯方程，用单点下游流入信息重构尾涡动力学，验证了无体模拟在计算效率与物理准确性上的优势。
2026-04-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Towards a Simplified Dynamic Wake Model using POD Analysis
本文应用本征正交分解（POD）对湍流大气边界层中风力机尾流的大涡模拟数据进行处理。涡轮机被建模为致动器盘。我们的分析主要集中在POD是否可以成为一个有用的工具来开发一个简化的动态尾流模型的问题。提取的POD模式被用来获得速度场的近似描述。为了评估这些POD重建的质量，我们定义了简单的措施，这些措施被认为是相关的顺序涡轮机在唤醒，如通过磁盘的能量通量在唤醒。结果表明，只有少数模式是必要的，以捕捉这些措施的基本动力学方面，即使只有一小部分的湍流动能恢复。此外，我们表明，个别模式的重要性取决于所选择的措施。因此，一个可能的模式的最佳模式选择原则上取决于感兴趣的应用。此外，我们提出了一个可能的解释POD模式与特定属性的唤醒。例如，第一模式与水平大尺度移动有关。除了产生更深入的理解，这也使我们能够查看我们的结果与现有的动态尾流模型相比。
2015-03-10 physics.flu-dyn
On the helical behavior of turbulence in the ship wake
远距离湍流船舶尾流守恒是目前尚未解决的问题之一。众所周知，尾流具有旋转结构，并且随着距离缓慢扩展。然而，关于它们的结构和性质的实验数据并不充分。另一方面，这些实验数据表明，尾流的发散度并不像理论预测的那样按1/5定律变化。在我们的工作中，我们研究了螺旋度对湍流船舶尾流参数的影响。考虑到尾流的螺旋性质，我们一方面可以澄清尾流内外湍流的差异，另一方面可以减缓其随时间的扩展。
2010-01-19 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Idealised Turbulent Wake With Steady, Non-Uniform Ambient Density Stratification
地球物理环境中的密度分层可能是不均匀的，特别是在温盐阶梯和大气层过渡中。然而，非均匀分层通常近似于平均环境密度随高度的变化。这种近似经常在数值模拟中使用，因为它大大简化了计算。在本文中，直接数值模拟使用$4096 \times 2048 \times 2048$网格点来解决理想化的湍流尾流在非均匀分层流体进行了分析，以了解假设线性分层的后果。对于密度随高度平均变化相同但局部分层$d\bar ρ(z)/dz$不同的流动，流动动力学取决于比率$ξ=δ_{\cal U}/δ_ρ$，其中$δ_{\cal U}$和$δ_ρ$是平均流动的特征速度和密度垂直尺度高度。结果表明，一个稳定的分层流将表现出类似于非分层流的特性时，$ξ> 2$，即使平均分层是相当强的。特别是，结果表明，当$ξ> 2$。
2020-11-09 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Chaotic and turbulent mixing of passive scalar
利用对均匀不可压流动（有和无被动标量平均梯度）的$8 \leq Re_λ < 700$和反应湍流混合层的直接数值模拟结果，研究了被动标量动力学中小Taylor-Reynolds数$Re_λ \lesssim 40$的时空确定性混沌和湍流$Re_λ \gtrsim 40$的分布混沌。结果表明，在小$Re_λ$的被动标量波动的确定性混沌的特点是指数空间（波数）谱：$E(k) \propto \exp-(k/k_c)$，而在湍流$Re_λ$的分布混沌的特点是拉伸指数谱$E(k) \propto \exp-(k/k_β)^{3/4}$。Birkhoff-Saffman不变量与动量守恒有关，并且由于Noether定理，空间均匀性已被用作这种拉伸指数谱的理论基础。虽然$k_c$和$k_β$代表了大尺度结构，但也建立了Batchelor尺度$k_{bat}$的相关性：归一化值$k_c/k_{bat}$和$k_β/k_{bat}$表现出普适性。
2019-03-27 physics.flu-dyn
WAKESET: A Large-Scale, High-Reynolds Number Flow Dataset for Machine Learning of Turbulent Wake Dynamics
Flinders University（弗林德斯大学）
WAKESET是一个大规模高雷诺数湍流流动数据集，用于机器学习湍流尾流动力学，包含1,091个高保真度模拟，涵盖广泛的操作范围和高速度条件。
2026-02-22 cs.LG physics.flu-dyn
Wake Tail Plane Interactions for a Tandem Wing Configuration in High-Speed Stall Conditions
本研究采用AZDES混合RANS/LES方法，研究高速抖振下串列翼的尾流-尾翼相互作用，分析了前翼激波振荡、尾流特性及后翼载荷变化规律，区分了不同频率的升力脉动成因。
2023-06-16 physics.flu-dyn
Structure and interpolation of the turbulent velocity profile in parallel flow
湍流平行流的经典标度理论提供了一个框架，通过两个函数的一个变量，传统上称为壁定律和尾流定律，和一个普遍的对数定律的特点是冯卡门常数的描述平均速度的轮廓。尽管它在研究和教学中被广泛采用，但在文献中一再观察到该理论与实验和数值模拟之间的差异。最近，我们已经表明，在对数层中，这种差异可以通过由压力梯度引起的同样普遍的校正进行物理解释和分析解释。这一发现为壁面定律和尾流定律的描述的同样改进开辟了道路，这两种定律的分析插值对于实际应用常常是有用的。
2017-06-08 physics.flu-dyn
Fully Turbulent Wakes at Low Reynolds Numbers: the Case of the Thin Flat Plate
University of Calgary（卡尔加里大学）；McMaster University（麦克马斯特大学）
本研究通过DNS和实验验证，发现低雷诺数下薄平板尾流已呈现湍流特征，揭示了其湍流过渡机制与经典圆柱或方形柱体不同。
2026-01-24 cs.NA math.AP math.NA
The chaotic dynamics of large-scale structures in a turbulent wake
在风洞中通过高频壁面压力探头和二维水平速度场对方背Ahmed体下游三维双峰湍流尾迹的动力学特性进行了实验研究。模式后部的气压分布重心与回流强度重心高度相关。两者都描述了最具能量的大尺度结构动力学，证实了大尺度再循环气泡与其壁面压力足迹之间的关系。在压力场上，其重心轨迹具有随机性，但其低频动力学表现出与弱奇异混沌吸引子系统相同的特征，具有两个明确的吸引子。然后分析与大尺度结构相关的低频动力学。首先对最大李雅普诺夫指数进行了估计，得到了奇异吸引子和弱混沌系统的低正值特征。然后，分析时间序列的自相关函数，计算大于2的关联维数。信号最终被转换和分析为电报信号，表明其动态对应于准随机电报信号。这是第一次证明，低频动力学的湍流三维尾流不是一个纯粹的随机过程，而是一个弱混沌过程，表现出奇异吸引子。从流动控制的角度来看，它也开辟了更简单的闭环流动控制策略，旨在稳定的尾流和尾流重心的动态控制的路径。
2017-02-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Influence of the free surface on turbulent kinetic energy in the wake of a full ship
本研究针对 Japan Bulk Carrier 比较了有无自由表面下尾流涡核中的湍流动能，通过改进网格和固定涡核位置，发现自由表面对积分 TKE 无显著影响，但会改变局部结构特性。
2024-11-14 physics.flu-dyn
Non-monotonic emergence of order from chaos in turbulent thermo-acoustic fluid systems
本研究针对湍流热声流体系统，利用复杂网络编码振幅跳跃并通过网络熵分析，揭示系统从混沌经间歇性到有序时涨落不确定性先增后减的非单调有序涌现现象，阐明湍流与非线性相互作用的竞争机制。
2025-02-18 physics.flu-dyn
Order Out of Chaos: Slowly Reversing Mean Flows Emerge from Turbulently Generated Internal Waves
我们证明，通过直接数值模拟，周期性的，振荡的平均流自发地发展从恶意产生的内波。我们考虑一个最小的物理模型，其中的流体自组织在一个对流层相邻的稳定分层的。内波由湍流对流运动激发，然后非线性地相互作用以产生在比波的周期长得多的时间尺度上反转的平均流。我们的研究结果首次表明，由于对流，波和平均流的三尺度动力学是通用的，因此可以发生在许多天体物理和地球物理流体。我们讨论了在简化模型中再现平均流的努力，其中湍流被绕过。我们表明，波的不稳定性，从混沌性质的对流，起着关键作用的平均流动力学，因此不能只使用二阶统计的湍流运动。
2018-06-18 physics.flu-dyn
Instabilities in the wake of an inclined prolate spheroid
通过一系列直接数值模拟（DNS），研究了雷诺数（Re）从10到3000范围内的45度倾斜6：1长椭球体尾流的不稳定性、分叉和转捩。我们提供了一个详细的图片，原来的对称和稳定的层流尾迹在低Re逐渐失去其对称性，并成为非定常的Re逐渐增加。几个迷人的流特征已首先被揭示，随后分析，例如，不对称的时间平均流场，一个令人惊讶的强大的侧力等的唤醒部分成为湍流，我们调查了一个占主导地位的相干尾流结构，即螺旋涡流管，在其中的螺旋对称性改变的情况下，在中间唤醒恢复，连同自相似性在远尾流。
2018-04-07 physics.flu-dyn
Large-scale streaks in a turbulent bluff body wake
本研究分析高雷诺数湍圆盘尾流数据库，发现大尺度低频条纹结构，揭示其由涡脱落模态自相互作用经升力机制形成，首次系统表征了湍流尾流中的该类条纹及生成机理。
2023-12-14 physics.data-an physics.flu-dyn
Quantifying equilibrium pressure-gradient turbulent boundary layers via a symmetry approach
本文利用对称性方法构建亏损幂律，提出量化平衡逆压梯度湍流边界层尾流区平均速度与雷诺应力剖面的理论，并验证了其预测准确性。
2024-01-16 physics.flu-dyn
Experimental and Computational Investigation of a Fractal Grid Wake
分形网格通过同时激发许多不同尺寸的长度尺度来产生湍流，而不是像规则网格那样使用非线性级联机制来获得多尺度结构。自从对这些网格进行的实验和计算研究得出令人惊讶的发现以来，对这些网格的兴趣进一步增加。本文介绍了由空间填充分形正方形网格产生的湍流的实验风洞和计算流体动力学（CFD）研究。实验工作包括粒子图像测速（PIV）和热线测量。此外，延迟分离涡模拟（DDES）与Spalart-Allmaras背景湍流模型进行使用开源软件包OpenFOAM。这是第一次使用DDES模拟来模拟和表征由分形网格产生的湍流。最后，本文报告了广泛的统计研究和实验和数值获得的时间序列之间的直接比较，以调查和比较一点和两点统计。我们的目标是验证我们的计算结果，并提供增强的洞察湍流的多尺度生成的复杂性，使用分形网格与低数量的分形迭代。特别是，我们调查不同的湍流结构和它们的复杂的相互作用，在近网格区域或生产制度的分形网格流。
2022-10-12 physics.flu-dyn
Generalization capabilities of conditional GAN for turbulent flow under changes of geometry
University of Wuppertal（伍珀塔尔大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
湍流由具有很宽的空间和时间尺度的结构组成，这些结构很难用数值方法求解。经典的数值方法如大涡模拟（LES）能够捕捉湍流结构的细节，但计算量大。将生成对抗网络（GAN）应用于湍流的综合建模是克服这个问题的数学上有充分依据的方法。在这项工作中，我们研究了基于GAN的合成湍流发生器在流动配置发生几何变化时的泛化能力（例如，翼型等结构的气动几何优化）。作为训练数据，我们使用的是一个低压涡轮（LPT）定子周围的流动与周期性尾流的影响，从高分辨率LES获得。为了模拟LPT定子周围的流动，我们使用条件深度卷积GAN框架pix2pixHD，条件是定子前面的旋转尾流的位置。对于泛化实验，我们从训练数据中排除位于某些区域的尾流位置的图像，并使用未见过的数据进行测试。通过连续扩展提取的尾流位置的区域，我们展示了条件GAN的推广能力和局限性。最后，我们通过与相应的LES结果的比较来评估合成流场的统计特性。
2023-02-20 cs.CV physics.flu-dyn
Effect of freestream turbulence on the coherent dynamics of a wind turbine wake
Imperial College London（帝国理工学院）
研究自由流湍流对风力涡轮机尾流相干动力学的影响，发现湍流强度和积分长度尺度增加会提前导致涡流破裂，进而影响尾流恢复。尾流摆动与涡轮机固有不稳定性相关，湍流增强会加剧远场尾流摆动幅度。
2026-01-31 physics.flu-dyn
Predator-prey plankton dynamics in turbulent wakes behind islands
浮游生物是水生生态系统的生产基础，在全球碳循环中发挥着重要作用。水动力条件对浮游生物物种生物活动的影响可以以各种不同的方式表现出来，对多尺度复杂流动的基本影响的理解似乎仍然不完整。在这里，我们考虑一个捕食者-被捕食者模型的浮游生物动力学存在的湍流过去一个理想化的岛屿，调查的条件下，观察到的藻华，以及由此产生的斑块的浮游生物分布。通过直接数值模拟，我们探讨了湍流强度和岛屿形状的作用。特别是，我们专注于人口方差谱，和它们的关系与统计特征的湍流，以及在空间分布的非线性物种和速度场持续结构之间的相关性。我们发现，平均生物量和当地浮游生物动态严重依赖于平流和生物时间尺度之间的关系，确认和扩展以前的结果在简单的流动设置。我们进一步提供的证据表明，在本系统中，由于当地的流动行动浮游生物积累在本地化的沉积区域。小湍流尺度被发现影响统计的浮游生物密度场在非常精细的尺度，但人口动态的主要全球功能只有弱依赖于雷诺数，也被发现是显着独立的几何细节的障碍。
2021-05-12 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Relativistic Wind Farm Effect: Possibly Turbulent Flow of a Charged, Massless Relativistic Fluid in Graphene
在低雷诺数下，单个风力涡轮机尾流中的风流通常不是湍流。然而，风力发电场中的涡轮机会影响彼此的尾流，从而可能产生湍流。在目前的工作中，这种效果的无质量的载流子流周围的障碍物在石墨烯的模拟概述。我们使用相对论流体动力学模拟来分析含有杂质的样品中的流动。根据样品中杂质的密度，我们确实发现了潜在的湍流的证据，并讨论了实验结果。
2022-02-16 astro-ph.HE cond-mat.str-el physics.flu-dyn
Data-driven time-dependent bases for turbulent airfoil wake-extreme gust interactions
Department of Aerospace Engineering, Graduate School of Engineering, Tohoku University（东北大学研究生院工学研究科航空航天工程系）；Department of Mechanical Engineering and Materials Science, University of Pittsburgh（匹兹堡大学机械工程和材料科学系）
提出数据驱动时变基框架，通过闭合演化方程和小滚动窗口分析湍流尾流与极端阵风相互作用，揭示模态能量演化与阵风强度、多尺度特征的关系。
2026-06-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
