Constitutive theory of inhomogeneous turbulent flow based on two-scale Lagrangian formalism
针对非均匀湍流发展了一种封闭理论，该理论可以在不依赖任何经验参数的情况下系统地推导湍流本构关系。在对流坐标系中，基于平均流进行重正化摄动近似，成功地将对流积分以一般协变的方式结合起来。
2019-02-26 physics.flu-dyn
Lagrangian Probability Distributions of Turbulent Flows
我们概述了湍流的统计理论的基础上的拉格朗日制定的流体运动。我们推导出一个层次的拉格朗日N点概率分布的演化方程，以及一个适当定义的概率泛函，这是模拟的霍普夫的功能方程的功能方程。进一步推导了N个流体粒子联合速度-位置概率密度的广义Fokker-Plank方程。
2002-07-03 physics.flu-dyn
Lagrangian transport and chaotic advection in three-dimensional laminar flows
流体流动中标量的输运和混合在工业和自然界中普遍存在。湍流通过其固有的随机性促进有效的输送和混合。层流缺乏这样的自然混合机制，有效的输送更具挑战性。然而，层流是必不可少的许多问题和洞察其传输特性的重要性。可以说，用拉格朗日流体运动（“平流”）和流体轨迹的几何、拓扑和连贯性来描述层流输送是最好的。有效的层流输送相当于“混沌平流”，这是这一方法的一个关键发现。拉格朗日框架能够系统地分析和设计层流。然而，拉格朗日输运的科学见解和技术应用之间的差距是巨大的，主要有两个原因。首先，许多研究关注二维（2D）流动，但现实世界是三维（3D）的。第二，拉格朗日运输通常是理想化的流量，但实际的相关性需要研究现实的三维流动。本审查的目的是刺激进一步开发和利用的专有技术的三维拉格朗日运输和传播实践。为此，3D实际流被归类为典型的问题。首先，揭示拉格朗日输运的多样性，并使人们认识到它的广泛相关性。第二，促进科学学科内部和学科之间的知识转移。第三，调和实际流动与拉格朗日输送和混沌平流的基本原理。这可能是在结构上将“拉格朗日思维”纳入三维实际流动的分析和设计的第一个动机。
2019-04-16 nlin.CD physics.app-ph physics.bio-ph
On small-scale and large-scale intermittency of Lagrangian statistics in canopy flow
在冠层流动中，流体与表面安装的障碍物的相互作用导致强烈的湍流，在中性稳定的大气表面层中主导着分散和混合。这项工作的重点是在拉格朗日速度统计的冠层流，这是观察到两种不同的形式。第一，小规模的不稳定性，表示由非高斯和不自相似的统计的速度增量。分析表明，与以前的结果比较一致，从均匀各向同性湍流（HIT）使用多重分形模型，扩展的自相似性，和加速度自相关。这些观测结果表明，冠层流中的小尺度拉格朗日不稳定性的图像与HIT中的图像相似，因此，它们将通用拉格朗日不稳定性的思想扩展到某些非均匀和各向异性流。其次，它是观察到的能量增量的RMS沿拉格朗日轨迹依赖于轨迹的时间平均湍流速度的方向。随后的分析表明，流被冠层阻力衰减，而结构函数的标度不变。这一观测结果意味着拉格朗日统计量中存在大尺度不稳定性。因此，这项工作提出了第一个经验证据的间歇拉格朗日速度统计在冠层流存在于两个不同的意义上，发生由于不同的机制。
2021-01-09 physics.flu-dyn
Lagrangian analysis of turbulent blood flow in the human left heart
本研究基于患者特异性解剖模型的高保真模拟与FSEI框架，开展人体左心湍流的拉格朗日分析，发现左心内存在强拉格朗日间歇性，为溶血建模及医疗器械评估提供统计基础。
2025-06-12 physics.flu-dyn
Statistics of Lagrangian Trajectories in a Rotating Turbulent Flow
通过直接数值模拟研究了三维旋转湍流的拉格朗日统计特性。我们发现，相干涡结构的出现，因为科里奥利力导致抑制的“飞行坠毁”事件报道的徐，等。Acad. Sci.（U.S.A）111，7558（2014）]。我们进行系统的研究，以跟踪这种抑制的起源在紧急几何的流动，并显示为什么这样的拉格朗日措施的不可逆性可能会失败的旋转存在。
2019-10-02 physics.flu-dyn
Turbulence -- Obstacle Interactions in the Lagrangian Framework: Applications for Stochastic Modeling in Canopy Flows
拉格朗日随机模型广泛用于预测和分析复杂环境中的湍流扩散，例如各种陆地和海洋冠层流。然而，由于缺乏经验数据，它仍然是不明白的高度不均匀的冠层流的特定功能如何影响拉格朗日统计。在这项工作中，我们研究拉格朗日短时间统计分析经验拉格朗日轨迹的子体积的空间，是小的树冠高度相比。对于分析，我们使用了三维拉格朗日轨迹测量稠密冠层流模型在风洞中，使用实时三维粒子跟踪测速（3D-PTV）的扩展版本。我们的一个关键结果是，由于强烈的耗散湍流的随机波动比流动的不均匀性在影响短期拉格朗日统计更占主导地位。这相当于一个所谓的准齐次制度的拉格朗日统计在小尺度上。使用拉格朗日数据集，我们计算拉格朗日自相关函数和二阶拉格朗日结构函数，并提取相关参数，即拉格朗日速度去相关时标，$T_i$，和柯尔莫哥洛夫常数，$C_0$。我们表明，在准均质政权，这两个功能都很好地表示使用二阶拉格朗日随机模型，是专为均匀流。此外，我们表明，拉格朗日分离的尺度，$T_i/τ_η$，和柯尔莫哥洛夫常数，$C_0$的空间变化，不能解释的雷诺数，$Re_λ$，在空间中的变化，和$T_i/τ_η$是小的相比，在类似的$Re_λ$均匀湍流预测。因此，我们假设，这是由于所谓的“唤醒生产”，并显示实证结果支持我们的假设。
2020-07-27 physics.flu-dyn
Lagrangian approach for modal analysis of fluid flows
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文提出了一种用于流体流动模态分析的拉格朗日方法，通过转换欧拉框架到拉格朗日框架，解决了网格变形和非均匀基流的问题，并揭示了流体稳定性及后临界动态。
2021-10-02 physics.flu-dyn
Lagrangian Particle Statistics in Turbulent Flows from a Simple Vortex Model
本文在一个简单的涡模型框架内考虑了湍流中拉格朗日粒子的统计特性。在这里，湍流速度场是由不同的流通，应变和方向的伯格斯涡的时间序列。基于对涡的统计特性的适当假设，导出了速度增量的统计特性。特别是，在这个模型中的小尺度不稳定性的起源和性质进行了研究数值和分析。
2007-07-03 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
Lagrangian transport through surfaces in volume-preserving flows
标量通过表面的平流输运在许多科学应用中具有根本的重要性。从表面的欧拉观点来看，它可以通过众所周知的通量密度积分来量化。最近发展的高度精确的半拉格朗日方法解决标量守恒定律和拉格朗日方法的相干结构湍流（地球物理）流体流动需要一个新的方法来运输（拉格朗日）材料的角度来看。我们提出了一个拉格朗日框架计算运输的守恒量通过一个给定的表面在$n$维，完全非周期性，体积保持流。我们的方法不涉及任何表面或其边界上的动力学假设。
2016-06-29 math.CA math.DS nlin.CD
Lagrangian filtering for wave-mean flow decomposition
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Durham University（杜伦大学）
针对波分辨数值模拟中波与平均流难以分离的问题，本研究改编KV23方法，利用任意卷积滤波器开发了一种灵活、即时、基于PDE的拉格朗日滤波方法，成功从非线性模拟中干净地恢复了波场。
2025-10-14 physics.flu-dyn
New equation for lagrangian incompressible fluid flows applied to turbulence
拉格朗日湍流领域的理论发展是困难的，因为拉格朗日流的演化方程是隐式的，与欧拉流相反。本文构造了高雷诺数下不可压拉格朗日流体流动的{ \it精确}显式方程。给出了得到该运动方程的方法，并证明了它描述了不可压缩流体的运动。这个新方程的截断版本被用来显示如何拉格朗日湍流谱（$E_\mathrm{lag}(ω)$）可以推断。这个练习显示了在拉格朗日湍流框架中搅拌力场和流动本身之间复杂的相互关系，而在欧拉观点中搅拌不受流动的影响。结果是，对于给定的耗散功率$\varepsilon$，$E_\mathrm{lag}(ω)\propto \varepsilon\,ω^{-2}$似乎与流体在惯性范围内的搅拌方式无关。它还表明，在低- $ω$下具有$0\leq s\leq 1/2$（取决于搅拌）的$E_\mathrm{lag}(ω)\sim ω^{-s}$和在高- $ω$下在粘性范围内的$\simω^{-4}$。
2017-10-31 hep-th math-ph math.MP
Lagrangian stochastic integrals of motion in isotropic random flows
P.N.Lebedev Physical Institute of RAS（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）
研究发现各向同性随机流中存在一组与流体统计特性无关的守恒量，用于描述不同维度表面的演化。
2024-01-17 math-ph math.MP nlin.CD
Lagrangian stretching reveals stress topology in viscoelastic flows
粘弹性流动在许多自然和工业过程中是普遍存在的，其中非线性和时变动力学的出现调节流动阻力、能量消耗和颗粒分散。由悬浮聚合物的平流和拉伸引起的聚合物应力反馈到底层流体流动上，这最终决定了粘弹性流体的动力学、不稳定性和传输特性。然而，直接的实验量化的应力场是具有挑战性的，以及如何拉格朗日流结构调节聚合物应力的分布缺乏一个基本的理解。在这项工作中，我们表明，聚合物应力场的拓扑结构精确地反映了拉格朗日拉伸场，后者仅取决于流动运动学。我们开发了一个一般的解析表达式，直接涉及聚合物的应力和拉伸弱粘弹性流体的非线性和非定常流动，这也扩展到特殊情况下，其特征在于强运动学。此外，数值模拟揭示了一个明确的相关性的应力和拉伸场拓扑结构的不稳定的粘弹性流动在广泛的几何形状。最终，我们的结果建立了欧拉应力场和粘弹性流动的拉格朗日结构之间的连接。这项工作提供了一个简单的框架，以确定拓扑结构的聚合物应力直接从容易测量的流场数据，并奠定了基础，直接连接的聚合物应力流动传输性能。
2022-10-15 physics.flu-dyn
The Lagrangian description of aperiodic flows: a case study of the Kuroshio Current
本文回顾了几个最近开发的拉格朗日工具，并展示了它们的结合使用如何成功地获得一个详细的描述一般非周期性流动的纯平流运输事件。特别是，由于海洋运输过程的气候影响，我们说明了在黑潮电流的区域高度计数据集的二维应用程序，虽然所提出的技术是通用的，适用于任意时间依赖的非周期性流。描述非周期性时间依赖流中的运输的第一个挑战是获得其中可以识别最相关的动态特征的相图的表示。这种表示是通过使用全球拉格朗日描述符，例如，当应用到高度计数据集检索在海洋表面上的一个相图，其中相互关联的动力系统的几何形状是可见的。相图是必不可少的，因为它表明了哪些运输路线对整个流量起作用。一旦这些路线是粗略地认识到它是可能的，以完成一个详细的描述，通过直接计算的有限时间稳定和不稳定的特殊双曲线轨迹的流形，作为组织中心的流动。
2012-07-17 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Lagrangian Stability Analysis Technique for Fluid Flows
Mississippi State University（密西西比州立大学）
本文提出一种无扰动的数据驱动拉格朗日稳定性分析技术（LagSAT），利用伴随拉格朗日模态分解，在经典基流上生成中性曲线、N因子和瞬态增长，适用于复杂基流的全局分析。
2026-10-30 physics.flu-dyn
Lagrangian acceleration statistics in a turbulent channel flow
基于示踪粒子跟踪实验和直接数值模拟，研究了$Re_τ= 1440$充分发展槽道湍流中的拉格朗日加速度统计。分析了拉格朗日速度和加速度时间尺度随壁距的演化规律。使用互相关和联合概率密度函数描述了近壁区域中的加速度分量之间的依赖性。强流向相干涡典型的壁有界湍流的动态显示有显着的影响。这导致在近壁区域中的小尺度下的强各向异性，该区域仍然存在于大部分通道中。这种统计特性可以用作构建高级拉格朗日随机模型的约束，以预测用于燃烧或环境研究的化学组分的分散和混合。
2017-04-24 physics.flu-dyn
Lagrangian velocity and acceleration correlations of large inertial particles in a closed turbulent flow
本文研究了非均匀各向异性流中大惯性颗粒对湍流脉动的响应。我们进行了拉格朗日研究，使用粒子比周围的流体更重和更轻，其直径是可比的流量积分尺度。分析了速度和加速度的关联函数，计算了这些粒子的拉格朗日积分时间和加速度时标。大小和密度如何影响这些时间尺度的知识是至关重要的，在理解粒子动力学，并可能允许随机过程建模使用两个时间模型（例如Sawford的）。由于颗粒在封闭流的准整体中被长时间跟踪，平均流影响它们的行为，并且还使速度时间统计数据，特别是速度关联函数偏置。通过使用一种允许计算湍流速度轨迹的方法，我们可以得到无偏的拉格朗日积分时间。这在访问这种颗粒的尺度分离以及将其与类似配置中的流体颗粒的情况进行比较时特别有用。
2015-12-24 physics.flu-dyn
Time-analyticity of Lagrangian particle trajectories in ideal fluid flow
众所周知，流体流动的欧拉和拉格朗日结构可以是完全不同的;例如，理想流体流动可以具有平凡的（静态的）欧拉结构，同时显示混沌流线。在这里，我们表明，理想的流动有限的空间平滑度（初始涡度，只是比连续好一点），然而，时间分析拉格朗日轨迹之前，初始有限的平滑度丢失。为了证明这样的结果，我们使用一个鲜为人知的拉格朗日制定的理想流体流动的柯西在1815年提交的手稿奖的法国科学院。这种提法导致简单的递归关系的拉格朗日映射的时间泰勒系数从初始到当前的流体粒子的位置，然后可以使用初等方法的系数有界。我们首先考虑各类不可压缩流体流动，由欧拉方程，然后转向宇宙学相关的可压缩流的情况下，由欧拉-泊松方程。
2014-04-12 astro-ph.CO math-ph math.AP
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
Lagrangian flow statistics in experimental homogeneous isotropic turbulence
本研究通过实验测量均匀各向同性湍流，利用3D粒子跟踪测速获取拉格朗日统计，确定了关键通用常数并验证了其与时间尺度的解析关系。
2025-05-21 physics.flu-dyn
Stability analysis of fluid flows using Lagrangian Perturbation Theory (LPT): application to the plane Couette flow
本文介绍了拉格朗日摄动理论的一个新应用：流体流动的稳定性分析。作为一个测试案例，演示了框架，我们专注于平面Couette流。不可压缩的纳维-斯托克斯方程被改写，使得粒子位置是基本变量，表示为拉格朗日坐标的函数。由于稳定状态流的位移被视为零阶解，并且位置被正式地以小参数（通常是初始扰动的强度）展开。由此产生的层次方程解析求解在一阶。我们发现，我们恢复的标准结果在欧拉框架：平面Couette流是渐近稳定的所有雷诺数。然而，实验结果也与这一预测相矛盾。在欧拉图中，提出的解释之一是“瞬时增长”现象，这与线性稳定算子的非正常性质有关。拉格朗日坐标系中的一阶解也显示了这一特征，尽管是定性的。作为第一步，分析操作的目的，我们只考虑线性稳定的二维扰动，但提出的框架是一般的，可以扩展到更高的订单，其他流量和/或三维扰动。
2018-04-28 physics.flu-dyn
Lagrangian description and quantification of scalar mixing in fluid flows from particle tracks
Leuphana Universität Lüneburg（莱纳大学）；Hamburg University of Applied Sciences（汉堡应用科学大学）
本文提出一种数据驱动方法，结合扩散图和确定性粒子方法，用于描述和量化流体中标量的输运与混合过程。
2026-04-16 physics.flu-dyn
A note on the consistency of Hybrid Eulerian/Lagrangian approach to multiphase flows
本文的目的是介绍和讨论的不一致性误差时，可能会出现欧拉和拉格朗日模型耦合的湍流多分散两相流的模拟。在这些混合模型中，实际上同时隐含地使用了两个湍流模型，尽管它们的公式明显不同，但检查它们是否一致是必要的。这个问题出现在特别是在非常小的颗粒，或示踪剂限制颗粒的情况下，它表明，耦合不一致的湍流模型（欧拉和拉格朗日）可能会导致非物理的结果，特别是二阶流体速度矩。这个问题说明了一些计算的流体颗粒在湍流槽道流使用几种耦合策略。
2009-12-10 physics.flu-dyn
Characterizing flows with an instrumented particle measuring Lagrangian accelerations
在这篇文章中，我们提出了一种新的拉格朗日测量技术：一个仪器粒子，它不断传输的力/加速度作用在它身上，因为它是平流在流中。我们开发的信号处理方法，从粒子传输的加速度信号中提取有关流量的信息。值得注意的是，我们能够表征作用在粒子上的力，并确定永久性大尺度涡旋结构的存在。我们的技术提供了一个快速，强大和有效的工具来表征流，它特别适合于获得拉格朗日统计沿长轨迹或在光学测量技术不适用或几乎不适用的情况下。
2012-08-14 physics.flu-dyn physics.ins-det
Lagrange2D: A Mathematica package for Lagrangian analysis of two-dimensional fluid flows
我们介绍拉格朗日2D，数学软件包的分析和表征复杂的流体流动使用拉格朗日传输度量。拉格朗日2D包括内置的函数，用于集成随时间变化的二维流的轨迹的集合，以及用于计算各种感兴趣的量的实用程序，例如有限时间李雅普诺夫指数，拉伸矢量场，分形维数和冲洗时间。该软件包还包括用于可视化运输和路径以及生成视频的工具。该软件包旨在通过识别拉格朗日相干结构和其他感兴趣的量来简化任意流的快速表征。该软件包的开源代码可在GitHub上获得：\url{https://github.com/williamgilpin/lagrange2d}
2019-08-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Simultaneous Eulerian-Lagrangian velocity measurements of particulate pipe flow in transitional regime
我们提出了一个独特的管流钻机能够同时在一个稀释的，中性浮力颗粒管流过渡到湍流制度的粒子跟踪和流速测量。流动由固体玻璃球的分散相，和密度匹配的流体的载体相。测量使用定制的，结合2D PIV/ PTV技术进行。该技术利用了相位鉴别方法，该方法涉及基于分散相和载体相各自的图像特性来分离分散相和载体相。结果表明，该装置及其实现的技术可以用于研究稀浓度下的过渡颗粒管流。
2019-09-26 physics.flu-dyn
Fractal dimension of a liquid flows predicted coupling an Eulerian-Lagrangian approach with a Level-Set method
液柱的分形维数是描述在被气流包围的液相界面处发生的初级破裂的主要特征的几个模型中的关键参数。在这项工作中，液相的变形进行了数值研究。气相计算作为一个连续的欧拉框架，而液相离散液滴拉格朗日跟踪和耦合通过动量方程与周围的气体流。界面由颗粒强迫产生的流场输送，并使用Level-Set方法进行数值计算。最后，局部估计了界面的分形维数，并将其作为初始破碎模型的判据。
2009-11-10 physics.flu-dyn
The 3D structure of the Lagrangian acceleration in turbulent flows
本文报道了高湍流中三维拉格朗日加速度的实验结果。示踪粒子的光学跟踪使用四个硅条探测器从高能物理，提供高的时间和空间分辨率。的组件的加速度被证明是统计依赖。加速度幅值的概率密度函数（PDF）与对数正态分布相当。假设各向同性，对数正态分布的幅度可以解释观察到的依赖性的组件。的加速度分量的时间动态被发现是典型的耗散尺度，而幅度演变在较长的时间，可能接近的积分时间尺度。
2004-10-12 physics.flu-dyn
A semi-Lagrangian gas-kinetic scheme for smooth flows
本文基于Bhatnagar-Gross-Krook（BGK）方程，发展了一种光滑流动的半拉格朗日气体动力学格式。作为一个有限体积的计划，在控制体积的平均流量变量的演变是在欧拉框架下，而整个细胞界面的数值通量的建设来自拉格朗日的角度。拉格朗日方面的采用使得碰撞和运输机制内在地耦合在一起的通量评估。因此，时间步长与粒子碰撞时间无关，仅由Courant-Friedrichs-Lewy（CFL）条件确定。一组仿真进行了验证新方案的性能。结果表明，该格式具有二阶空间精度，数值耗散小，能准确捕捉低速不可压到高超声速可压缩区域内有粘性热耗散光滑流的Navier-Stokes解。
2014-12-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lagrangian basis method for dimensionality reduction of convection dominated nonlinear flows
总结了一种新的基于投影的对流为主的非线性流体流动的模型降阶方法的基础。在这种方法中，流动的演化近似于拉格朗日参考系。全局基函数用于近似拉格朗日计算域的状态和位置。它表明，在这个框架中，某些波浪形的解决方案表现出低秩结构，因此，可以有效地压缩使用相对较少的全球基础。所提出的方法是成功地证明了减少几个简单的，但有代表性的问题。
2017-01-16 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Lagrangian dynamics unveil polymer conformation in viscoelastic flows
Tufts University（塔夫茨大学）；Institute for Mechanobiology, Department of Bioengineering, College of Engineering, Northeastern University（东北大学生物工程学院机制生物学研究所）；Department of Mechanical Science and Engineering, University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械科学与工程系）；Department of Mechanical Engineering and Applied Mechanics, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学机械工程和应用力学系）
本研究通过直接拉格朗日追踪单个DNA分子，揭示黏弹性流中聚合物构象动力学，发现经典本构模型无法完全捕捉瞬态动力学，强调需考虑聚合物分子内力学以改进黏弹性流的本构描述。
2026-09-07 physics.flu-dyn
Lagrangian filtered density function for LES-based stochastic modelling of turbulent dispersed flows
当直接数值模拟（DNS）的计算费用变得过于昂贵时，基于大涡模拟（LES）的欧拉-拉格朗日方法是研究湍流离散流动最有前途和可行的数值工具之一。然而，这种方法的适用性是有限的，如果子网格尺度（SGS）的流动粒子动力学的影响被忽略。在本文中，我们建议考虑到这些影响的拉格朗日随机SGS模型的粒子运动方程。该模型扩展到颗粒负载流的速度过滤密度函数方法最初开发的反应流。基本的过滤密度函数模拟通过拉格朗日蒙特卡罗程序，解决了一组随机微分方程（SDES）沿个别粒子的轨迹。由此产生的模型进行测试的参考情况下，湍流槽流，使用混合算法，其中的流体速度场是由大涡模拟提供的，然后用于提前的SDES的时间。模型的一致性进行评估，在零惯性粒子的限制，当“重复字段”可从欧拉LES和拉格朗日跟踪。惯性粒子的测试进行了检查的模型捕捉粒子的优先浓度和近壁偏析的能力。与DNS为基础的统计相比，我们的结果表明，提高了精度和显着减少的错误的情况下，没有SGS模型中使用的粒子运动方程。
2016-07-07 physics.flu-dyn
Turbulence of generalised flows in two dimensions
本文讨论了Brenier（J. Am. Math.Soc，1989），从湍流建模的角度。从本质上讲，Brenier的最小作用量原理扩展到概率设置阿诺德的几何解释的理想流体力学，从而强解欧拉方程推导出最小化的行动在拉格朗日映射。Arnold的框架依赖于拉格朗日流的确定性概念，而Brenier的最小作用量原理描述了欧拉方程的非确定性“广义流”的解，即拉格朗日轨迹集上的概率测度。广义流动似乎自然适合描述湍流拉格朗日轨迹的随机过程，一种方法，起源于理查森的开创性工作的湍流分散。特别是，他们似乎适合解决的情况下，拉格朗日流的概念打破，由于拉格朗日轨迹成为自发随机。因此，本文件的目的是给一个物理的角度Brenier的原则，并提供一个定性的描述广义流动的流体动力学特征。使用蒙特卡罗技术，我们分析了三个类的二维广义流的统计特征，从固体旋转和细胞流到自由衰减的二维湍流。我们的研究结果表明，广义变分公式，如果小心使用，可能会提供新的工具，粗粒多尺度流体力学。
2019-06-26 physics.flu-dyn
Three-Dimensional Time Resolved Lagrangian Flow Field Reconstruction Based on Constrained Least Squares and Stable Radial Basis Function
本文提出 CLS-RBF PUM 三维无散度拉格朗日流场重构方法，融合 CLS、RBF-QR 与 PUM，可直接处理大规模散乱 LPT 数据并实现物理约束下的时空超分辨率。
2023-08-18 physics.flu-dyn
A Meshfree Lagrangian Method for Flow on Manifolds
在本文中，我们提出了一种新的无网格框架的任意曲面上的流体流动模拟。首先，我们引入了一个新的无网格拉格朗日框架来模拟表面上的流动。用于离散域的无网格点或粒子沿给定表面以拉格朗日意义移动。这是在不离散曲面周围的体积、不参数化曲面和不使用背景网格的情况下完成的。一个关键的新颖之处，介绍了不断发展的自由边界的曲面上的流动的处理。使用这个框架来模拟流动的移动和变形的表面也被介绍。然后，我们提出的应用程序，这个框架来解决流体流动问题的表面数值定义。结合无网格广义有限差分法（GFDM），我们引入了一种强形式的无网格配置格式来求解流形上的Navier-斯托克斯方程.基准例子提出了验证拉格朗日框架和表面Navier-斯托克斯方程与存在的自由边界。
2020-03-10 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
An Euler-Lagrangian Multiphysics Coupling Framework for Particle-Laden High-Speed Flows
University of Central Florida（中佛罗里达大学）
本文提出一种多求解器框架，用于高效预测颗粒流高速流中的气热效应，结合准一维近似和代理方法以提高预测精度。
2025-12-21 physics.app-ph physics.flu-dyn
Variational Lagrangian formulation of the Euler equations for incompressible flow: A simple derivation
1966年，Arnold [1]证明了理想不可压缩流体的拉格朗日流（由欧拉方程描述）与流体域的保体积同态流形上的测地线流重合。阿诺德的证明和随后的工作在很大程度上依赖于性质的李群和李代数仍然陌生的大多数流体动力学家。本文仅用经典的变分法对Arnold的结果作了一个简单的推导。特别是，我们表明，拉格朗日流映射所产生的不可压缩的欧拉方程的解决方案，符合一个适当的能量泛函的固定曲线时，进行了极值化的体积保持型同态集。
2018-07-07 math-ph math.MP physics.class-ph
Lagrangian statistics and flow topology in forced two-dimensional turbulence
本文研究了流体湍流中拉格朗日统计量与流动拓扑之间的关系。的拓扑结构的特点是使用Weiss标准，提供了一个简化的工具来划分成拓扑不同的区域：椭圆形（涡为主），双曲线（变形为主），和中间（湍流背景）的流量。流对应于强迫二维Navier-Stokes湍流在双周期和圆形有界域与非滑移边界条件。在双周期域中，Weiss场的概率密度函数（PDF）表现出负偏度，这与在周期域中流动由相干涡旋结构主导的事实一致。另一方面，在圆形域中，椭圆和双曲区域似乎在统计上相似。我们遵循拉格朗日方法，并通过跟踪大的被动平流示踪剂合奏获得统计数据。拓扑不同区域中的停留时间的pdf使用拉格朗日外斯场计算，即，沿着粒子轨迹计算的外斯场在椭圆和双曲区域，停留时间的概率密度函数具有自相似的代数衰减尾。另一方面，在中间区域，pdf具有指数衰减的尾部。拉格朗日速度的条件（相对于流拓扑）pdf在周期域和有界域中表现出高斯行为。与自由衰减湍流情况相反，强迫湍流中拉格朗日加速度的条件PDF在周期域和有界域中显示出相当的不稳定性水平。拉格朗日曲率的条件概率密度函数的特征在于，在所有情况下，自相似幂律行为与阶-2的衰减指数。
2010-09-15 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Transport, flow topology and Lagrangian conditional statistics in edge plasma turbulence
利用长谷川-若谷模型及其修正模型研究了边缘等离子体湍流中的拉格朗日统计和粒子输运。后者显示出明显的纬向流的出现。考虑了绝热性参数的不同值。主要目标是描述相干结构的作用，即，涡旋和纬向流，以及它们对粒子的拉格朗日统计的影响。在统计学上稳定的湍流中，考虑了在数百个涡流周转时间内的试验粒子集合之后的计算密集型长时间模拟。流的拓扑结构的特点是使用拉格朗日Okubo-Weiss标准，因此可以将流分成拓扑结构不同的域。在椭圆和双曲区域，停留时间的概率密度函数具有自相似的代数衰减尾。然而，在中间区域，pdf确实表现出指数衰减的尾部。拓扑条件的拉格朗日速度，加速度和密度波动的PDF同样计算。经典的长谷川若谷系统和其修改后的版本之间的差异进行了评估，并强调了纬向流的作用。密度通量谱表征不同长度尺度的贡献进行了研究，其惯性标度被发现与基于尺寸参数的预测一致。分析颗粒示踪剂在不同的时间尺度上的角度变化，对应于粗粒曲率，完成了研究和多尺度几何统计量化的颗粒运动在不同的流态的方向特性。
2022-05-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Improving the staggered grid Lagrangian hydrodynamics for modeling multi-material flows
本文对交错网格流体动力学（SGH）拉格朗日格式进行了两点改进，并在三角形网格上模拟了二维可压缩多物质流。第一个改进是构造了一个动态局部网格重划方案，以防止网格变形。网格重划方案与许多已发表的算法相似，只是它引入了一些特殊的操作来处理多材料界面周围的网格。这使得模拟极端变形和拓扑可变的多材料过程成为可能，例如重流体浸入轻流体的完整过程。第二个改进是在网格的每个边缘上构造一个类似欧拉的流动来计算“边缘弯曲”效应，从而减轻拉格朗日模拟中普遍存在的“棋盘”振荡，特别是基于三角形网格的模拟。采用改进的交错网格拉格朗日水动力方法对几个典型的水动力问题进行了数值模拟，以检验其性能。
2017-07-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Automated detection of coherent Lagrangian vortices in two-dimensional unsteady flows
流体流动中拉格朗日涡的相干边界最近被确定为与柯西-格林应变张量相关的线场的闭轨道。在这里，我们开发了一个完全自动化的过程中检测这样的闭轨道在大规模的速度数据集。我们说明了我们的方法对来自卫星测高的海洋表面速度的功率。
2014-10-22 cs.GR math.DS physics.ao-ph
Lagrangian acceleration statistics in turbulent flows
我们发现Bodenschatz等人[Nature 409，1017（2001）]测量的湍流中拉格朗日试验粒子加速度的概率密度与[C. Beck，PRL 87，180601（2001）]，如果假定波动摩擦参数为对数正态分布。在广义统计力学的设置中，这对应于对数正态类型的超统计量。我们分析评估该模型的所有hyperflatnes因素，并获得与实验数据吻合良好的平坦度预测。也有很好的协议与DNS数据Gotoh等人。我们将该模型与波动参数的广义Sawford模型，并讨论了可能的普遍性的小规模统计。
2002-12-23 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Discover the GLM and pseudo-Lagrangian equations of fluid dynamics on four pages
University of York（约克大学）
本文通过四页内容推导流体动力学中GLM和伪拉格朗日方程，以无粘不可压缩流体为案例，阐述其原理与方法。
2026-03-08 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Anomalous dispersion of Lagrangian particles in local regions of turbulent flows revealed by convex hull analysis
在湍流中出现的局部区域的异常粒子弥散和间歇性事件可以极大地影响流的全局统计描述。这些局部行为可以通过比较拉格朗日示踪粒子的相邻凸包的生长来识别和分析。虽然在我们对均匀湍流的模拟中，凸壳的大小通常会增加，但在定义凸壳的拉格朗日粒子开始分散之后，我们的分析揭示了拉格朗日粒子的凸壳收缩的短时间段，这表明粒子不是简单地分散的。收缩可能与各向异性流动有关，因为它最常发生在平均磁场或热对流存在的情况下。我们比较了广泛的统计均匀和固定的湍流，从均匀各向同性的Navier-Stokes湍流在不同配置的磁流体动力学湍流和Boussinesq对流之间的分散。
2014-08-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A Lagrangian fluctuation-dissipation relation for scalar turbulence, I. Flows with no bounding walls
标量耗散之间的精确关系推导出由于分子扩散和随机拉格朗日轨迹的流动无边界壁的随机性。这种“拉格朗日波动耗散关系”将被动或主动标量的标量耗散等同于与初始标量值和内部标量源相关联的标量输入的方差，因为这些标量输入由随机拉格朗日轨迹在时间上向后采样。作为一个重要的应用，我们重新考虑了“拉格朗日自发随机性”或持久的非确定性的拉格朗日粒子轨迹在消失的粘度和扩散极限的现象。先前对Kraichnan（1968）湍流标量平流模型的研究表明，在该模型中，反常标量耗散与拉格朗日自发随机性有关。然而，对于由实际湍流平流输送标量的这种机制的有效性，一直存在争议。我们在这里完全解决这个争议，利用涨落耗散关系。无论是被动或主动标量平流的任何发散自由的速度场，包括不可压缩的纳维-斯托克斯方程的解决方案，并远离墙壁，我们证明了反常标量耗散需要拉格朗日自发随机性。对于被动标量，我们进一步证明，自发随机性产生异常耗散适当的初始标量分布，使这两种现象是完全等价的。这些点都说明了从数据库中的均匀，各向同性湍流，这两个额外的支持结果和物理洞察随机拉格朗日粒子轨迹的扩散效应的表示的数值结果。
2017-07-13 math-ph math.MP math.PR
A Hybrid semi-Lagrangian Flow Mapping Approach for Vlasov Systems: Combining Iterative and Compositional Flow Maps
IRFM - CEA Cadarache（法国原子能和替代能源委员会卡达拉舍聚变研究设施）；Centre for mathematical Plasma Astrophysics, Department of Mathematics, KU Leuven（荷语鲁汶大学数学系数学等离子体天体物理学中心）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Solar-Terrestrial Centre of Excellence（比利时皇家空间气象研究所太阳-地球卓越中心）；McGill University（麦吉尔大学）
本文提出一种混合半拉格朗日流映射方法，结合迭代和组合流映射，以提高Vlasov系统求解的精度与效率。
2026-01-29 cs.NA math.NA physics.comp-ph
