Phase ordering, topological defects, and turbulence in the 3D incompressible Toner-Tu equation
本文研究了三维不可压缩Toner-Tu方程的相序动力学。我们发现，通过缺陷合并事件和动力学的相序收益是由雷诺数Re。在低Re时，动力学类似于Ginzburg-Landau方程。在高Re下，湍流控制相序。特别是，我们观察到一个前向能量级联从粗化长度尺度的耗散尺度。
2021-06-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On exact laws in incompressible Hall magnetohydrodynamic turbulence
对不可压缩霍尔磁流体动力学（IHMHD）湍流中几种现有的精确定律进行了比较，以表明它们的等效性，尽管它们来自不同的数学推导。使用统计同质性，我们重新审视了Hellinger等人提出的定律。（2018）并表明，在通过乘法因子校正后，它可以以更紧凑的形式写成，这意味着仅通量项表示为湍流场的增量。测试了该定律的霍尔贡献，并将其与Galtier（2008）和Banerjee & Galtier（2017）使用具有中等平均磁场的三维电子MHD（EMHD）湍流的直接数值模拟（DNS）导出的其他精确定律进行了比较。我们表明，所研究的法律是等效的惯性范围内，从而提供了几种选择的配方使用根据需要。明确地依赖于平均（指导）字段的表达式可能会导致估计的能量级联率的残余误差，但是，我们证明，这个指导字段可以从这些法律的数学运算后删除。因此，建议使用与平均引导场无关的表达式来分析数值或现场航天器数据。
2019-05-10 physics.flu-dyn
Reaction analogy based forcing for incompressible scalar turbulence
提出了一种新的基于反应类比的强迫方法，用于在不可压湍流中产生定常的标量场。新方法可以产生比当前方法更一般的标量PDF（例如，双Δ），同时确保标量场保持有界。这些特征对于生成非预混燃烧的初始场或研究非高斯标量湍流是有用的。RA方法在数学上模拟了假设的化学反应，该反应将混合状态的反应物转化为其纯的未混合组分。对各种类型的化学反应进行了公式化处理，并导出了相应的数学表达式，使得反应项在标量空间中是光滑的，并与质量守恒相一致。对于标量耗散率的大值，该方法产生统计稳定的双三角洲标量PDF。准均匀，高斯和拉伸指数标量统计恢复较小的标量耗散率值。标量PDF的形状可以通过改变反应的化学计量系数来进一步控制。新方法产生充分发展的被动标量场与准高斯PDF的能力也进行了研究，通过探索收敛的三阶混合结构函数的“三分之四”Yaglom的法律。
2019-02-28 physics.flu-dyn
Coarsening in the two-dimensional incompressible Toner-Tu equation: Signatures of turbulence
研究了二维不可压缩Toner-Tu方程的粗化动力学。我们发现，粗化收益通过涡合并事件，和动力学关键取决于雷诺数Re。对于低Re，粗化过程与Ginzburg-Landau动力学相似。另一方面，对于高Re，粗化显示出湍流的特征。特别是，我们显示了涡间分离尺度的耗散尺度的涡度拟能级联的存在。
2020-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Numerical simulation of two-dimensional incompressible Navier-Stokes turbulence by Clebsch potentials
本文用Clebsch势数值求解二维不可压缩Navier-Stokes方程，验证了结果与涡量方程解一致，并证明Clebsch势的Shannon信息熵随时间增长且演化慢于能量和拟涡能，为流体数值研究提供了新途径。
2023-05-26 physics.flu-dyn
An energy-stable Smoothed Particle Hydrodynamics discretization of the Navier-Stokes-Cahn-Hilliard model for incompressible two-phase flows
基于N-S模型，在欧拉框架下对不可压两相流的能量稳定数值方法已有多种发展，而在拉格朗日框架下的研究较少。光滑粒子流体动力学（SPH）是一种求解复杂流体流动的无网格拉格朗日方法。在本文中，我们提出了一个开创性的研究能量稳定的SPH离散的NSCH模型的不可压缩两相流。我们证明了这种SPH方法在全离散水平上继承了质量和动量守恒以及能量耗散性质。采用投影方法将动量方程和连续性方程解耦，使数值格式满足无发散条件。数值实验表明，所提出的能量稳定SPH方法求解两相NSCH模型的性能。数值计算验证了质量和动量守恒的继承性和能量耗散特性。
2022-10-21 physics.flu-dyn
Finite-Time Weak Singularities and the Statistical Structure of Turbulence in 3D Incompressible Navier-Stokes Equations
本文研究三维不可压缩纳维-斯托克斯方程中光滑初值导致正则性丧失的条件，通过机械能传输方程推导出关键条件u·∇E=0，揭示湍流转变机制。
2026-10-27 math.AP physics.flu-dyn
Retarded hydrodynamic interaction between two spheres immersed in a viscous incompressible fluid
延迟或频率相关的流体动力学相互作用是相关的胶体颗粒浸没在流体中的速度松弛，足够接近，他们的流动模式干扰。这种相互作用对于周期性运动也很重要，例如在游泳中发生的运动。解析表达式推导出一对球的标量迁移率函数的集合。相互的流体动力学相互作用在一个传播近似，其特征在于由一个单一的格林函数作用在两个球体之间。自迁移率函数在两个传播近似，其特征在于由两个球之间的单一反射进行评估。近似值应产生准确的结果，为中间和长距离之间的领域。考虑平移和旋转。对于垂直于中心线的运动，存在平动-转动耦合。Faxén定理的广泛应用产生了作用在入射振荡流中的球体上的水动力和扭矩。
2019-04-08 physics.flu-dyn
Incompressible Energy Spectrum from Wave Turbulence
具有超流性的玻色-爱因斯坦凝聚体提供了一种与经典流体类似的有趣的现象。由于均匀湍流的柯尔莫哥洛夫谱，不可压缩速度场的统计数据引起了人们极大的兴趣，但在超流体中，从宏观波函数获得速度场的统计数据是一项复杂的任务;因此，迄今为止的大部分工作本质上都是数值的。我们利用弱波湍流（WWT）理论，它提供了宏观波函数的统计数据，以获得统计的速度场，这使我们能够产生一个半解析的过程中提取的WWT制度的不可压缩的能量谱。这是通过引入一个辅助波函数，保留相关的统计和流体力学性质的冷凝物，但具有均匀的密度，从而允许一个简单的描述的速度场。
2022-08-14 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
On the use of Kolmogorov-Landau approach in deriving various correlation functions in 2-D incompressible turbulence
本文研究了二维各向同性均匀衰减湍流中的各种关联函数，其中包括速度场和涡量场，我们采用了Kolmogorov的更直观的方法（以及随后的Landau在他的关于流体动力学的文本中），并表明如何以更简单的方式建立使用其他方法获得的2-D湍流结果。本文还讨论了Kolmogorov-Landau方法在涡度拟能级联区不能得到"八分之一定律“的问题，这可能会再次引起二维湍流中对数修正的范围。
2007-04-25 cond-mat.other 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
Decay and Eigenvalue Problems in Isotropic Turbulence
基于三维不可压流体中的Karman-Howarth方程，提出了一种新的各向同性湍流尺度演化方程及其相关理论进展。结果表明，能量级联过程与量子力学中同调振子的确定性构造规则具有显著的相似性。
2016-06-21 physics.flu-dyn
Similarities between the structure functions of thermal convection and hydrodynamic turbulence
本文分析了湍流热对流速度结构函数的标度性。使用高分辨率的数值模拟，我们表明，结构功能的规模类似的流体动力学湍流，与她和Leveque的预测[物理评论快报]的标度指数一致。72，336-339（1994）]。速度增量的概率分布函数在耗散尺度下为非高斯分布，具有宽尾，在惯性尺度下接近高斯分布。概率分布的尾部遵循拉伸指数。我们还表明，在热对流，在惯性范围内的能量通量小于粘性耗散率。这与流体动力学湍流不同，在流体动力学湍流中，能量通量和耗散率相等。
2019-11-14 physics.flu-dyn
One-dimensional energy spectra in three-dimensional incompressible homogeneous isotropic turbulence
本文从Karman-Howarth方程的精确解出发，研究了三维各向同性湍流中一维能谱的详细特征。特别感兴趣的将支付的程度，光谱缩放可以导致光谱数据被崩溃。该理论似乎与大量的实验数据相一致（G.Comte-Bellot和S. Corrsin，1971）至少在低泰勒微尺度雷诺数。
2013-01-26 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
A Stochastic Representation of the Local Structure of Turbulence
基于欧拉方程在短时间内的力学，我们表明，最近的流体变形（RFD）封闭的涡量场，忽略了流体粒子的平流的早期阶段，允许建立一个三维不可压缩的速度场，共享许多属性与经验湍流，如泪滴形状的R-Q平面。不幸的是，非高斯性是弱的（即，没有不稳定性），涡度优先与变形的错误特征向量对齐。然后，我们表明，稍微修改前矢量场，以施加的长期相关性质的湍流允许再现的主要性能的固定流。这样做，我们最终得到了一个现实的不可压缩，倾斜和间歇性的速度场，再现了惯性范围内的三维湍流的主要特征，包括正确的涡度对齐属性。
2010-03-28 physics.flu-dyn
High Weissenberg number simulations with incompressible Smoothed Particle Hydrodynamics and the log-conformation formulation
粘弹性流动广泛存在，并且它们的数值模拟对于一系列工业应用是重要的。由于聚合物应力场中存在指数梯度，粘弹性流动的模拟比牛顿流动更具挑战性，如果不小心处理，可能导致灾难性的不稳定性。一个关键的发展，以克服这个问题是对数构象制定，这已被应用到一系列的数值方法，但以前没有应用到光滑粒子流体动力学（SPH）。在这里，我们提出了一个二维不可压缩的SPH算法的粘弹性流动，第一次，采用了日志构象制定与弹性粘性应力分裂（EVSS）技术。由此产生的计划，使模拟的流量在高Weissenberg数（精确到Wi=85 Poiffille流）。该方法是强大的，能够处理内部和自由表面流动，以及一系列的线性和非线性本构模型。文中给出了几个算例，包括绕流圆柱和射流屈曲.这提出了一个显着的阶跃变化的能力相比，以前的SPH算法的粘弹性流动，并有可能模拟广泛的新的和具有挑战性的应用。
2021-03-15 physics.flu-dyn
An alternative formulation for exact scaling relations in hydrodynamic and magnetohydrodynamic turbulence
我们提出了一个替代配方的精确关系，在三维均匀湍流使用两点统计。我们的发现说明与不可压缩流体动力学，标准和霍尔磁流体动力学湍流。在该公式中，湍流无粘不变量的级联率可以简单地用混合二阶结构函数表示。除速度${\bf u}$、涡量$ω$、磁场${\bf b}$和电流${\bf j}$等常用变量外，矢量${\bf u } \times {\boldsymbol ω}$、${\bf u} \times {\bf b}$和${\bf j} \times {\bf b}$也对湍流叶栅起着关键作用。目前的方法提供了一个简单的代数形式，这是特别有趣的研究各向异性的空间等离子体，如太阳风，在原则上更快的统计收敛比经典的法律写在三阶振荡器。
2016-11-13 physics.flu-dyn
Fokker-Planck Kinetic description of small-scale fluid turbulence for classical incompressible fluids
扩展的统计方法提出了一个平行的文件\cite % {Tessarotto 2008-aa}，这项工作的目的是提出一个随机逆动力学理论的基础上引入一个合适的\textit{local phase-space probability density function}（pdf）的小尺度流体动力学湍流。特别是，我们提出的问题的建设福克-普朗克动力学模型的水动力湍流。这里采用的方法是基于所谓的IKT方法（逆动力学理论），由Ellero等人（2004-2008）开发的，其允许基于采用局部pdf的不可压缩流体的精确相空间描述。我们打算表明，对于规定的随机模型，本方法允许确定唯一的随机流体场的时间演化。随机平均的本地PDF服从动力学方程，虽然一般非马尔可夫，局部速度空间中可以近似通过一个合适的福克-普朗克动力学方程。作为副作用，相同的pdf被证明通常具有非高斯行为。
2008-06-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Bounds on the Global Attractor of 2D Incompressible Turbulence in the Palinstrophy-Enstrophy-Energy Space
针对二维不可压缩湍流全局吸引子投影解析界高估数值模拟结果的问题，指出平流项与双拉普拉斯算子内积估计不足是原因，证明Sobolev不等式上界不精确且统计各向同性湍流中该内积期望为零，讨论了其对全局吸引子行为估计的意义。
2024-11-29 math.AP math.FA physics.flu-dyn
Stochastic anomaly and large Reynolds number limit in hydrodynamic turbulence models
在这项工作中，我们解决了开放的问题，高雷诺数限制在流体动力学湍流，我们修改考虑消失的随机（而不是确定性）粘度。在这个公式中，一个小尺度的噪声传播到大尺度的逆级联，这可以描述使用定性参数的Kolmogorov-Obukhov理论。我们推测，由此产生的概率分布的极限存在$\mathrm{Re} \to \infty$，在有限时间的极限流仍然是随机的，即使强迫，初始和边界条件是确定的。这个猜想证实了数值的Sabra模型的湍流，其中的解决方案是确定性的前和随机后立即爆破。然后，我们推导出一个纯粹的无粘问题制定的随机边界条件施加在惯性区间。
2015-10-26 physics.flu-dyn
Numerical simulations of strong incompressible magnetohydrodynamic turbulence
磁化等离子体湍流遍布宇宙，可能在各种天体物理环境中发挥重要作用。磁流体动力学（MHD）提供了最简单的理论框架，在其中可以建立湍流动力学的唯象模型。MHD湍流的数值模拟被广泛用于指导和检验理论预测，然而，模拟MHD湍流和精确测量其标度特性是远远不够的。计算能力将计算限制在中等雷诺数，并且经常进行简化假设，以便可以访问更大范围的尺度。在描述了研究强不可压缩MHD湍流的理论预测和数值方法之后，我们提出了一系列高分辨率直接数值模拟的结果。我们讨论的影响，在计算方法的不一致性可以有解决方案和它的物理解释。
2012-02-15 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Long time fate of two-dimensional incompressible high Reynolds number Navier-Stokes turbulence: A quantitative comparison between theory and simulation
预测二维不可压、高雷诺数、慢衰减湍流的长时间或晚时间状态一直是一个长期存在的问题。使用"点涡“作为”无粘性“的积木，不考虑不可压缩性，统计力学模型只保存总能量和零总环流的结果在众所周知的sinh泊松关系涡和流函数。另一方面，统计力学的“无粘补丁”涡，尊重不可压缩性的零和非零涡度保存区域，预测一个广义的放松状态，这从来没有被系统地比较直接数值模拟（DNS）。在这项研究中，从高度填充的区域的非零初始涡，我们证明使用高分辨率，高雷诺数DNS的后期状态与补丁涡模型的预测一致。由于总环流减少或稀释，我们表明，晚的时间状态，我们的DNS系统和明确地导致涡度和流函数之间的sinh泊松关系。我们相信，我们的定量研究结果解决了二维湍流中的一个长期存在的问题。
2022-06-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Supernovae drive large-scale, incompressible turbulence through small-scale instabilities
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理研究所）
本文研究超新星残骸通过不稳定性生成不可压缩湍流，揭示了湍流谱与小尺度结构的关系，提出逆级联机制连接小尺度与大尺度湍流。
2026-04-29 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
A theory of hydrodynamic turbulence based on non-equilibrium statistical mechanics
在早期的论文中，我们研究了湍流指数$ζ_p$，其中$\langle|Δ{\bf v}|^p\rangle\sim\ell^{ζ_p}$是小尺度下对流体速度的贡献$\ell$。利用非平衡统计力学的思想，我们发现了$$ ζ_p={p\over3}-{1\over\lnκ}\lnΓ({p\over3}+1) $$，其中$1/lnκ$是实验$\approx 0.32\pm 0.01$。本说明的目的是对$ζ_p$的公式提出一种更加物理的推导。我们还提出了一个估计$\approx 100$的雷诺数在湍流开始。
2017-07-09 physics.flu-dyn
Role of the sonic scale in the growth of magnetic field in compressible turbulence
本文研究了超声速湍流中磁场小涨落的增长，即小尺度发电机。增长是由于最快的湍流涡以上的电阻规模。我们观察到，对于超音速湍流，这些涡是有效的不可压缩的，这会产生一个强大的增长结构。涡流位于声波尺度$l_s$以下，该尺度定义为湍流涡流的典型速度等于声速的尺度。因此，在$l_s$下面的流动实际上是不可压缩的，并且场的增长与不可压缩流动一样进行。在大马赫数下，$l_s$远小于湍流的积分尺度，因此磁场增长最快的模式属于小尺度湍流。我们推导出这种模式和相关的增长率数值白噪声湍流模型。该模型的相关性依赖于考虑湍流的演化时间大于相关时间。
2019-06-24 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Fluctuations and correlations of reactive scalars near chemical equilibrium in incompressible turbulence
研究了湍流环境中物种化学反应的统计特性。我们专注于可逆的多组分反应的情况下，第二和更高的订单，在接近化学平衡的条件下，由随机大规模的反应物源，而湍流是高度发达的。在这种状态下，化学反应之间存在竞争，倾向于转储反应物浓度波动并增强其相关强度，而湍流混合则相反地增加波动并消除相对相关性。我们发现，一个独特的控制参数，达姆科勒数（$Da_θ$），可以从标量泰勒微观尺度，反应物扩散率和反应速率构建的特征的波动和相关性在各种条件下，即，在改变反应级数，雷诺数和施密特数方面。当克勒数越大，标量涨落与相同条件下被动标量场的涨落相比，损耗越大，反之亦然，相关性越强。在超过$Da_θ\simeq \mathcal{O}(10)$时观察到该行为的饱和。我们提供了一个分析预测这种现象，这是非常符合直接数值模拟结果。
2020-07-27 physics.flu-dyn
Development of Anisotropy in Incompressible Magnetohydrodynamic Turbulence
我们提出了一套三维（3D）的不可压缩衰减磁流体动力学湍流的直接数值模拟中，我们调查的外部均匀磁场B_0的影响。在B_0强度的参数研究，特别是，我们区分剪切-从伪阿尔芬波动力学。初始动能和磁能相等，互相关性可忽略不计。讨论了B_0的时间效应和光谱效应。一个亚临界平衡之间的阿尔芬和非线性时间与全球和光谱的定义。强磁化流的非线性动力学的特征在于，如果k_perp谱（其中B_0定义了平行方向）是在固定的k_（2D）谱上绘制的，或者如果它是在所有k_（1D）谱上积分（平均）的，则它是不同的。在前一种情况下，一个更广泛的惯性范围被发现与陡峭的幂律，更接近波湍流的预测比柯尔莫哥洛夫一个喜欢在后一种情况下。据信，平均效应可能是一个来源的困难，以检测过渡到波湍流在自然等离子体。第一次，细丝的形成报告内的电流和涡度片在强磁化流修改我们的经典图片耗散片在导电流。
2008-08-22 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
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
Thermodynamic inadmissibility of the incompressible hydrodynamics description of turbulent stratified fluid flows at low Mach numbers
不可压缩的纳维-斯托克斯方程是目前描述低马赫数下分层湍流流动的主要模型。然而，不可压缩假设的有效性迄今为止仅严格地建立在绝热运动上。在这里，我们从第一原理表明，将可用的能量学和热力学考虑应用于与分层剪切流不稳定性有关的湍流混合事件，这一结果反驳了当非绝热不可逆效应很重要时不可压缩假设也是有效的这一普遍观点。主要结果是动力学和热力学在分层湍流中是强耦合的。这与目前公认的观点大相径庭，需要对低马赫数时控制分层紊流的物理过程进行全面的重新研究。
2007-11-19 physics.ao-ph physics.flu-dyn
A generalisable data-augmented turbulence model with progressive and interpretable corrections for incompressible wall-bounded flows
本研究提出一种渐进式数据增强框架，结合贝叶斯优化与物理引导修正改进了$k$-$ω$ SST模型，通过非线性雷诺应力各向异性修正和激活分离修正，在不失稳的前提下提升了不可压缩壁面流动中二次流与分离流的预测精度与泛化能力。
2025-07-01 physics.flu-dyn
Sharp vorticity gradients in two-dimensional hydrodynamic turbulence
本文考虑了二维流体动力学湍流中出现的锐涡度梯度及其对湍流谱的影响。我们发展了涡线表示的模拟，作为与双涡线一起运动的曲线坐标系的变换。这种映射的可压缩性可以被认为是在高雷诺数下涡量不连续性形成的主要原因。对于强各向异性情况下的二维湍流，涡度不连续性可以产生在大$k$处与$k^{-3}$成比例的下降的谱，类似于拟能级联的Kraichnan谱。对于弱各向异性湍流，由于不连续性导致的谱的$k$依赖性与Saffman谱的$k^{-4}$依赖性一致：$k^{-4}$。我们比较了衰减湍流的二维欧拉方程的直接数值解的分析预测。我们观察到，双涡度达到非常高的值，并在空间局部分布沿分段直线。因此，表明强各向异性，因此我们发现了接近于$k^{-3}$ -谱的谱。
2004-07-19 physics.flu-dyn
Scaling laws of two-dimensional incompressible turbulent transport
利用高质量的直接数值模拟方法研究了二维不可压湍流场中的扩散输运问题。采用了三类湍流谱，它们能够捕获短和长范围的时空相关性和振荡特征。我们报告了新的标度律，从$γ=7/10$范式的换算指数，并依赖于湍流的功能。发现了扩散在冻结区和冻结区之间的一个简单关系，强调了区分微分和积分特征尺度的重要性。
2023-03-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Thermodynamic Theory of Incompressible Hydrodynamics
开放系统的大势描述了低马赫数下流体流动的热力学。本文从可压缩纳维-斯托克斯方程出发，导出了一个新的巨势和流体动量的简化方程组。不可压纳维-斯托克斯方程是新系统的准定常解。有人认为，巨正则系综是不可压缩流体的模型和数值方法的推导统一的概念，在这里说明了一个最小的玻尔兹曼模型在微流设置的模拟。
2005-02-02 cond-mat.stat-mech nlin.CG 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
A local approach to the study of energy transfers in incompressible magnetohydrodynamic turbulence
本文提出了一种研究磁流体动力学（MHD）湍流中尺度间能量传递的局部方法。该方法基于执行物理场的局部平均，这相当于过滤小于某个参数$\ell$的尺度。在这项工作中的一个关键步骤是推导出一个当地卡门豪沃思莫宁关系提供了一个当地形式的波利塔诺和Pouquet的4/3定律，没有任何假设的同质性或各向同性。我们的方法是准确的，非随机的，我们显示其连接到通常的统计结果的湍流。它的实施所获得的数据，通过一个三维的强迫，不可压缩MHD方程的数值模拟从约翰霍普金斯湍流数据库构成了我们研究的主要部分。首先，我们证明了局部Kármán-Howarth-Monin关系成立。接下来研究局部跨尺度传输的空间统计，它们的平均值和标准差在惯性尺度上是最大的，它们的概率密度函数（PDF）显示出非常宽的尾部。构成PDF尾部的事件被证明形成强转移的结构，无论是正面的还是负面的，并且可以在整个可用的尺度范围内观察到。随着$\ell$的减小，这些结构在空间中变得越来越局部化，同时导致平均能量级联率的分数增加。最后，我们强调他们的准一维（类似的）或准二维（片/带状）的性质，并表明，他们出现在强涡度或电流密度的地区。
2019-04-16 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
On spectral scaling laws for incompressible anisotropic MHD turbulence
给出了均匀外磁场$B_0 {\bf {\hat e}_{\pa}}$作用下各向异性磁流体力学（MHD）湍流的一个启发式模型。该模型适用于中等和强$B_0$，并能够描述强和弱波湍流制度，以及它们之间的过渡。该模型的主要成分是假设在所有尺度上\add{the}线性波动周期和\add{the}非线性周转时间尺度之间的比值为常数。与Goldreich和Sridhar [P. Goldreich和S. Sridhar，ApJ { \bf 438}，763（1995）]中，没有另外假设该比率在所有尺度下等于1，这允许我们使用Iroshnikov-Kraichnan现象学。然后可以恢复广泛观察到的平行和垂直波数之间的各向异性标度律$\kpa \propto \kpe^{2/3}$（参考$B_0 {\bf {\hat e}_{\pa}}$），并获得总能谱$E(\kpe,\kpa) \sim \kpe^{-α} \kpa^{-β}$的通用预测$3α+ 2β= 7$。特别地，通过这样的预测，弱Alfvén波湍流常通量解被恢复，并且第一次，Galtier等人[S. Galtier等人，J. Plasma Phys.{ \bf 63}，447（2000）]。
2005-07-08 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Physics-informed data-driven inference of an interpretable equivariant LES model of two-dimensional incompressible fluid turbulence
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出了一种无需假设的亚格尺度模型，通过数据驱动方法在湍流模拟中实现高精度预测，其结构更接近RANS模型，利用二阶张量场提升预测准确性。
2026-10-20 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Discrete Lattice BGK Boltzmann Equation Computations of Transient Incompressible Turbulent Jets
本文报道了用离散格子BGK Boltzmann方程计算瞬态不可压湍流平面射流的方法。先验推导的离散格子BGK玻尔兹曼方程的空间和时间依赖的弛豫时间参数，这是用来表示平均流场，从其相应的连续形式。湍流场的平均行为由标准的{ \it k- $ε$ }湍流模型表示，并使用非均匀网格上的有限体积法进行计算。将计算结果与解析解、实验数据及其它计算方法的结果进行了比较。令人满意的协议显示。
2005-03-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Longitudinal and transverse structure functions in high Reynolds-number magneto-hydrodynamic turbulence
本文通过精确的结构函数方程以及二维和三维MHD湍流的直接数值模拟，研究了均匀各向同性MHD湍流中纵向和横向结构函数的标度行为。特别是，重新缩放纵向和横向结构函数之间的关系，推导和利用，以比较不同的缩放行为在惯性范围内。结果表明，在MHD湍流中，纵向结构函数和横向结构函数没有明显的差别。这一发现与流体动力学湍流的情况相反，流体动力学湍流即使在高雷诺数下也表现出持续的差异。我们提出了一个物理图片的基础上，由于相同大小的局部区域和对齐的速度和磁场波动的压力贡献的有效减少。最后，我们的研究结果强调了压力项的重要性，实际观察到的缩放差异的流体动力学湍流。
2017-05-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Coexistence of active and hydrodynamic turbulence in two dimensional active nematics
在主动液晶中，活动能够驱动混沌时空流，称为主动湍流。通过理论和实验工作，主动湍流被表征为低雷诺数现象。我们表明，在二维，单独的主动强迫是能够触发流体动力学湍流导致的共存的主动和惯性湍流。这种类型的流动发展为足够活跃和可延伸的流动对齐向列相。我们观察到，一个extensile的小的和大的值的流动对齐参数的组合效果导致的弹性能谱，促进能够触发逆能量级联的动能的增长扩大。
2022-10-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Energy flux and high-order statistics of hydrodynamic turbulence
本文利用Dyson-Wyld图解技术提出三角重整化求和，证明速度三重关联子决定水动力学湍流的高阶统计特性与能量通量，支持Kolmogorov-1941思想并解释了二维逆级联接近高斯分布的原因。
2023-07-28 nlin.CD physics.flu-dyn
Exact Scaling Relations In Relativistic Hydrodynamic Turbulence
我们考虑一般类耗散流体动力学方程中湍流的稳态统计，其中波动由集中在大尺度上的随机源维持。众所周知，在某些特殊情况下，如非相对论不可压湍流，一个关联函数的Kolmogorov型精确标度关系成立。我们表明，所有这样的标度关系遵循从电流密度关联函数的一般关系。推导过程不需要能量级联图，并表明对不可压缩湍流的Kolmogorov关系的传统解释可能会产生误导。利用这一点，我们推导出精确的缩放结果可压缩湍流在相对论流体力学，这减少了在慢运动限制的Kolmogorov关系。我们讨论了实验结果的影响。
2010-10-27 hep-th physics.flu-dyn
Hydrodynamic turbulence as a problem in nonequilibrium statistical mechanics
我们将流体动力学湍流问题转化为热流问题。因此，我们得到结构函数（$<|Δ_rv|^p>=r^{ζ_p}$）的指数的预测$$ ζ_p={p\over3}-{1\over\lnκ}\lnΓ({p\over3}+1) $$。可调参数$κ$的含义是，当尺寸为$r$的涡流衰减为尺寸为$r/κ$的涡流时，它们的能量具有热分布。上述公式，与$(\lnκ)^{-1}=.32\pm.01$是兼容的实验数据。这个一致性支持了我们对湍流的物理动机的描述。
2012-10-08 nlin.CD physics.flu-dyn
Hybrid atomistic-continuum methods for multiscale hydrodynamics
我们讨论混合原子连续方法的多尺度流体力学应用。稠密流体和稀气体配方被认为是。讨论了耦合方法的选择及其与流体物理的关系。混合方法的差异，导致潜在的可压缩和不可压缩的连续制剂，以及时间尺度解耦的重要性突出。我们还讨论了最近发展的可压缩和不可压缩混合方法的稀气体。不可压缩的框架是基于Schwarz交替方法，而可压缩的方法是一种多物种，完全自适应网格和算法细化的方法，它引入了直接模拟蒙特卡罗在最精细的网格细化。
2003-10-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A lattice Boltzmann study of non-hydrodynamic effects in shell models of turbulence
本文发展了一种模拟湍流壳模型动力学的格子Boltzmann格式。研究了高阶动力学模（鬼模）对湍流动力学耗散特性的影响。分析发现，当鬼场放松的流体动力学的相同的时间尺度上，其主要效果是一个净增强的流体粘度。裸流体的粘度恢复，让鬼场在一个更长的时间尺度上发展。分析结果证实了高分辨率的数值模拟。这些模拟表明，流体动力流形是非常强大的非流体动力场的大波动。
2004-06-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Probability Density Functions in Homogeneous and Isotropic Magneto-Hydrodynamic Turbulence
推导了磁流体动力学（MHD）湍流中多点概率密度函数的演化方程。本文讨论了MHD湍流中的矩族与Eschrasekhar导出的矩族的关系，并导出了一个联合特征泛函的泛函方程，它可以被认为是流体动力学湍流中的Hopf泛函的类比。在此基础上，我们发展了一种基于非封闭项联合高斯假设的单点磁场概率密度函数演化方程的封闭方法。它明确表明，这种封闭，连同假设的均匀性和各向同性，导致消失的非线性项。我们讨论了这一发现的影响，产生磁场，并给出了一个简短的展望轴对称理论，其中包括一个平均磁场。
2020-03-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Superstatistics in hydrodynamic turbulence
超统计是一种"统计的统计"，与具有波动密集参数的驱动非平衡系统相关。它包含Tsallis统计量作为特例。我们表明，欧拉和拉格朗日湍流实验中测得的速度差和加速度的概率密度函数，以及简单的超统计模型再现。我们比较拟合对数正态超统计和卡方超统计（= Tsallis统计）。
2003-03-15 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Weak stablity and closure in turbulence
我们调查最近的结果在数学文献中的不可压缩的流体动力学方程，突出共同的主题，以及它们如何可能有助于充分发展的湍流理论中的一些现象的理解。
2021-08-03 math.AP physics.flu-dyn
A Detailed Examination of Anisotropy and Timescales in Three-dimensional Incompressible Magnetohydrodynamic Turbulence
当磁流体动力学湍流在大尺度平均磁场存在下演化时，相对于该优选方向发展各向异性。众所周知的趋势是，相对于沿着磁场的方向，垂直于磁场的梯度会发展得更强。这种频谱的各向异性与动力学过程的估计时间尺度的各向异性密切相关，需要重新考虑尺度局部性和频谱转移等基本问题。在这里分析的高分辨率三维模拟的非受迫磁流体动力学湍流允许定量评估的行为理论上相关的时间尺度在傅立叶波矢量空间。我们讨论的非线性时间，阿尔文时间，估计频谱传输率的分布。注意被称为频谱的特殊区域，如二维极限和“临界平衡”区域的潜在意义。一个公式的估计频谱传输方面的抑制因子支持的结论，准二维波动（其特征在于强非线性）是不是一个奇异的限制，但可能在一般情况下，预计作出重要贡献。
2020-05-19 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic turbulence in quasi-Keplerian rotating flows
本文报道了在剪切雷诺数达到$\mathcal{O}(10^5)$时准开普勒体系中泰勒-库埃特流动的直接数值模拟研究。几十年来，准开普勒旋转流作为一个简化的模型系统被研究，以研究吸积盘中湍流的起源，但尚未完全理解。在这项研究中的流动是轴向周期性的，从而避免了实验端壁对流动稳定性的影响。使用最佳线性扰动作为初始条件，我们的模拟发现没有持续的湍流：强烈的初始扰动扭曲了速度分布，并触发最终衰减的湍流。
2017-04-25 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Hybrid High-Order formulations with turbulence modelling capabilities for incompressible flow problems
本研究提出不可压缩Navier–Stokes方程的混合高阶（HHO）公式，采用混合空间离散与ESDIRK时间离散，具备压力鲁棒性等多项优良特性，经测试验证后完成了雷诺数1600的Taylor–Green Vortex流动模拟，适用于湍流高保真计算。
2025-07-31 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
On the Conservation of Turbulence Energy in Turbulence Transport Models
Zank等人开发了描述非均匀流中低频不可压缩和几乎不可压缩湍流传输的模型。形式主义是基于表达的波动变量的Elsässar变量，然后采取“时刻”受到各种封闭的假设。根据等离子体β状态是大的还是1阶或更小，湍流传输模型是不同的。在这里，我们明确地表明，这两套湍流输运模型承认一个守恒表示，类似于著名的WKB输运方程的阿尔芬波能量密度后，引入适当的定义的“压力”与湍流波动。这包括为3D不可压缩湍流（大等离子体β极限）引入不同的湍流压力张量，以及为准2D和平板湍流（等离子体β阶1或小区域）引入压力张量，其概括了WKB压力张量的形式。不同的湍流压力张量的各种限制进行了讨论。然而，由于多种原因，湍流传输模型的守恒形式与WKB模型之间的相似性并不接近，包括湍流模型表达完全非线性的物理过程，而不是严格的线性WKB描述。这里提出的分析作为一个检查的有效性和正确性的湍流传输模型，并提供了更大的透明度的能量耗散项和“湍流压力”在我们的模型，这是重要的许多实际应用。
2021-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Inverse transfer of magnetic helicity in direct numerical simulations of compressible isothermal turbulence: scaling laws
在等温理想磁流体力学（MHD）框架下，通过直接数值模拟大尺度机械驱动的湍流，研究了磁螺旋度的逆传递。机械力要么是纯螺线管的，要么是纯压缩的，所考虑的紊流稳态具有均方根（RMS）马赫数0.1 $\lesssim$ M $\lesssim$ 11。一个连续的小规模电动势强迫注入磁螺旋波动，这导致越来越大的磁结构的建立。谱标度指数的观察，对于低马赫数，是一致的不可压缩的情况下与以前的研究。更高的压缩性导致更平坦的磁螺旋度标度指数。与压缩驱动紊流相比，即使在高马赫数下，螺线管驱动紊流与不可压缩情况的偏差也比较小，在压缩驱动紊流中，在相对较低的RMS马赫数M $\gtrsim$ 3下已经可以看到很大的偏差。因此，可压缩效应可以在磁螺旋度的逆传递中发挥重要作用，特别是当湍流驱动器相当压缩时。然而，在不可压缩情况下观察到的理论结果，可以通过适当改变变量，使用阿尔文速度代替磁场，转移到超音速湍流。
2020-09-20 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
A Hydrodynamic Interpretation of Quantum Mechanics via Turbulence
本文提出了一个描述真空中粒子密度在虚光子随机作用下运动的随机欧拉方程。经过时间平均后，欧拉方程被简化为雷诺方程，在湍流流体动力学中得到了很好的研究。结果表明，平均压力是非局部的，湍流的大小服从Fick定律。利用马德隆变换，薛定谔方程推导没有任何其他假设。
2019-05-08 physics.flu-dyn quant-ph
