Lagrangian Manifestation of Anomalies in Active Turbulence
我们表明，拉格朗日测量在活跃的湍流承担印记的湍流和异常的条纹流体动力学导致自我选择的持久的轨迹-利维走-扩散的。这种新兴的动力学异质性导致超扩散的第一通道分布，这可能导致生物学上有利的运动。然后，我们超越了单粒子的统计表明，对色散问题，以及，主动流与惯性湍流是不一致的。我们相信，我们的研究将很容易为实验提供信息，以确定各种活跃流中异常行为的普遍性程度。
2022-08-25 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
The Unified Transition Stages in Linearly Stable Shear Flows
在中等流速下，管道和槽道流动可能发生突然转变为湍流，根据线性稳定性理论，这是一个意想不到的事件，并且一个多世纪以来一直是流体动力学中的一个开放问题。对平面Poiffille流进行了大量的数值模拟和统计分析。一个序列的过渡阶段，其中包括平衡局部湍流，时间持续湍流和均匀湍流，被确定。在中等雷诺数下，湍流带的扩展主要是由斜向扩展引起的，而在高雷诺数下，则是由湍流带的分裂引起的。湍流带的小尺度区域与平行于壁的平面中的平均流的倾斜涡旋区域一致。此外，这种过渡的情况下，定量显示是普遍的通道和管道流动的局部定义的雷诺数。
2017-10-06 physics.flu-dyn
The Navier-Stokes equation and a fully developed turbulence
本文在Navier-Stokes方程框架下研究完全发展的湍流，提出将湍流视为均匀各向同性的奇异中心分布，并证明平均流与涨落部分可解耦，从而揭示一种由涡旋不稳定性产生的涌现动力学。
2023-09-20 physics.flu-dyn
Single particle Lagrangian dispersion in Bolgiano turbulence
本文研究了二维湍流对流中Bolgiano-Obukhov区的单颗粒弥散。与显示经典K41现象的流中的色散不同，这里，对拉格朗日速度波动的主要贡献由最大的涡给出。这意味着对于时间间隔$t$中的典型速度波动，时间上的线性行为。局部涡（即具有$t$阶的特征时间）对拉格朗日速度波动的贡献，其空间/时间标度由Bolgiano-Obukhov理论决定，因此标准拉格朗日统计观测量无法检测到。为了解开的贡献所产生的大涡从本地涡，一个策略的基础上退出时间统计已成功地利用。因此，博尔基亚对流中的拉格朗日速度增量提供了一个与\emph{more than smooth}波动信号相关的物理示例。
2006-10-25 nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulence-assisted formation of bacterial cellulose
细菌纤维素是一类重要的生物材料，可以在良好控制的实验室和工业条件下生长。纤维素的结构受多种生物、化学和环境因素的影响，包括细菌悬浮液中的流体动力学流动。在这项工作中，我们探索了使用良好控制的湍流来控制细菌纤维素生产的可能性。导致流体元素随机运动的湍流可影响由细菌产生的细胞外聚合物基质的结构。在这里，我们表明，在空气-液体界面的二维湍流产生混乱的旋转在一个明确的尺度和随机的持续拉伸的流体元素。研究结果为通过控制湍流参数来实现细菌纤维素结构的工程化提供了新的途径。
2021-07-27 physics.app-ph physics.bio-ph physics.flu-dyn
Fibonacci turbulence
热平衡和湍流之间的差别从来没有像二次不变量使平衡统计具有独立波动模式的精确高斯分布那样显著。这发生在两个非常不同但又紧密相连的系统类别中：不可压缩流体动力学和共振相互作用波。这项工作提出了第一个详细的信息理论分析的湍流在这种强相互作用的系统。分析阐明了空间和时间的基本作用，在设置级联的方向和变化的统计沿it.We介绍了一个美丽的简单而丰富的家庭离散模型与相邻的三重相互作用，并表明它有家庭的二次守恒律定义的斐波那契数。根据单一的模型参数，三种类型的湍流被发现：单直接叶栅，双叶栅，和有史以来第一次的情况下，单逆叶栅。我们定量地描述了如何偏离热平衡所有的方式湍流级联，使统计越来越非高斯，并找到自相似形式的单模概率分布。我们揭示了信息（熵赤字）的编码和解开模式之间的通信渠道，量化的相互信息对和三元组内的相互作用信息。
2021-04-18 nlin.CD physics.flu-dyn
Order from chaos: Observation of large-scale flow from turbulence in a two-dimensional superfluid
远离平衡的相互作用系统趋向于演化到稳定状态，表现出大尺度结构和秩序。在二维湍流中，流体的看似随机的涡旋运动可以演变成持续的大尺度旋涡。Lars Onsager提出了一个基于量子化涡旋的统计力学的模型来解释这种行为。在这里，我们报告的第一个实验确认Onsager的湍流模型。我们拖曳网格障壁通过扁扁超流体玻色-爱因斯坦凝聚体来产生非平衡分布的涡旋。我们观察到一个反向的能量级联驱动的蒸发加热的旋涡，导致稳态配置的特点是负温度。我们的研究结果打开了一个途径，在相互作用的量子系统驱动远离平衡的涌现结构的定量研究。
2018-03-14 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Definition, detection, and tracking of persistent structures in atmospheric flows
大气中长期存在的气流模式，如锋面、中纬度阻塞或热带气旋，往往会引发极端天气状况。因此，它们的描述、检测和跟踪近年来受到越来越多的关注。类似的目标也出现在不同的领域中，例如湍流和燃烧研究、图像分析和医学诊断，标题为“特征跟踪”、“相干结构检测”或“图像对准“-仅举几例。已经制定并成功地使用了许多不同的方法来处理基本的、往往非常相似的任务。在这里，这种方法的几个典型的例子进行了总结，进一步发展和应用到气象数据集。通用的抽象操作步骤构成了“持久结构”规范的统一框架的基础，该规范涉及系统的物理状态的定义、感兴趣的特征以及测量其持久性的方法。
2021-11-09 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Statistics of small scale vortex filaments in turbulence
我们研究了湍流中相干小尺度类相干结构的统计特性。为了及时跟踪这种复杂的空间结构，我们通过在流中注入轻粒子来整合拉格朗日和欧拉测量。我们发现，轻粒子优先集中在小的持久性高涡度（涡丝）的对流区域。我们测量吸引集的分形维数和两个粒子长时间不分离的概率。我们加强了信噪比，通过利用多粒子相关的粒子束的动力学。在这样做的时候，我们能够给出第一个定量估计的涡丝寿命，显示事件的存在，只要积分相关时间。这里介绍的同样的技术也可以用于实验，只要能够在高雷诺数条件下，在相对较长的时间内跟踪湍流中的气泡云，从而使现实湍流中小尺度涡量的动力学变得更加清晰。
2009-08-03 nlin.CD physics.flu-dyn
Correlation and decomposition framework for identifying and disentangling flow structures: canonical examples and application to isotropic turbulence
本文提出结合相关度量与 Helmholtz 分解的流动结构识别解耦框架，并用于各向同性湍流，发现高动能射流主要由中间强度涡量非局域诱导。
2020-11-15 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
A Lagrangian fluctuation-dissipation relation for scalar turbulence, II. Wall-bounded flows
在这里，我们推导出拉格朗日波动耗散关系的平流标量在壁有界流动。这些关系将被动或主动标量的耗散率等同于来自初始值、边界值和内部源的标量输入的方差，因为这些输入是通过随机拉格朗日轨迹在时间上向后采样的。需要新的概率概念来表示标量边界条件的墙壁上的点的边界局部时间密度的标量通量施加和边界的第一次命中时间的标量值施加的点。这些概念都说明了纯热传导问题的分析结果和数值结果从数据库的通道流湍流，这也表明了近壁湍流的标量混合特性。作为波动耗散关系的一个应用，我们研究了壁面有界流动的反常标量耗散与拉格朗日自发随机性之间的关系，即在粘性和扩散系数为零的极限下拉格朗日粒子轨迹的持续不确定性。在本系列的第一篇论文中，我们证明了自发随机性是被动或主动标量远离壁的唯一可能的反常耗散机制。在这里，它表明，这仍然是正确的，当没有标量通量通过墙壁。另一方面，简单的例子表明，非零标量耗散的一种独特机制可以是壁面附近的薄标量边界层。然而，我们证明了一般的壁有界流动的自发随机性是另一种可能的机制，异常标量耗散。
2017-07-13 physics.flu-dyn
Multiscale quasi time-periodic coherent structures in shear flows
Monash University（蒙纳士大学）；University of Osaka（大阪大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）
该研究通过准线性模型揭示了剪切流中多尺度准时间周期性相干结构的形成机制，展示了其在生成符合泰勒冻结流假说的涡旋中的关键作用。
2026-01-25 physics.flu-dyn
Forcing-dependent dynamics and emergence of helicity in rotating turbulence
通过数值模拟研究了大尺度机械力对旋转湍流动力学的影响，系统地改变了机械力的性质。我们表明，这些流量的统计稳定的解决方案取决于强制机制的性质。足够快的旋转流，其具有相对于旋转轴具有持续方向的力，从非螺旋状态分叉到螺旋状态，尽管力是非螺旋的。我们发现，在时间和螺旋度的出现的机械力的性质有直接的影响，这些流量的级联动力学，确定在流中的各向异性，在大尺度上的能量凝聚和幂律能谱是一致的，与以前的研究结果和现象下强，弱波湍流条件。
2016-01-17 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Mechanism for Sequestering Magnetic Energy at Large Scales in Shear-Flow Turbulence
大尺度剪切流对磁场的拉伸通常被认为会导致小尺度的增强和产生，本文根据天体物理学中对大尺度磁场的持续观测重新研究了这一问题。结果表明，在磁流体动力学湍流，不稳定的剪切流有意想不到的效果，隔离在大尺度的磁能，由于抵消非线性激发的大尺度稳定的本征模的应变运动。通过耗散率、能量转移率和通过人工去除稳定模式的磁场演化的可视化来量化这种效应。这些分析表明，仅基于线性不稳定性物理学的预测错过了实质性的动态，包括磁波动。
2022-06-14 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Scale interactions and anisotropy in Rayleigh-Taylor turbulence
我们研究了瑞利-泰勒（RT）流的能量尺度传递，通过粗粒化的物理空间没有傅立叶变换，允许沿垂直方向的尺度分析。两个过程负责跨尺度的动能通量：大尺度压力梯度作用于小尺度密度和速度的气压密度功$Λ$，以及多尺度速度的形变功$Π$。我们的粗粒化分析表明，这些通量表现出自相似的演变，是二次的时间，类似RT混合层。我们发现，$Λ$是一个管道的势能，转移能量的非本地从最大规模的惯性范围内的较小规模的$Π$接管。在3D中，$Π$继续持续级联到较小的尺度，而在2D中，$Π$将能量重新引导回较大的尺度，尽管在2D变密度流中缺乏涡度守恒。这导致了2D-RT中的正反馈回路（3D中不存在），其中混合层生长和相关的势能释放相对于3D增强，解释了2D模拟中经常观察到的较大的$α$值。尽管在2D中有更高的体动能水平，但小惯性尺度比3D中弱。此外，与3D形成鲜明对比的是，2D中的净高档叶栅倾向于使大尺度流动各向同性。我们的研究结果表明，在3D-RT的净高档能量转移的情况下，通常声称，大规模的泡沫和尖峰的增长是不是由于“合并”，而仅仅是由于气压密度工作$Λ$。
2021-11-24 physics.flu-dyn
Three-dimensional turbulence effects on plankton dynamics behind an obstacle
本文研究了圆柱后二维和三维湍流尾流中浮游生物动力学的捕食-食饵模型，着重研究了携带速度场的三维特征对种群方差谱和空间分布的影响。通过直接数值模拟，我们发现生物动力学的定性行为与空间维度无关，这表明只有典型流动与生物时间尺度之间的关系才是观察持续水华的关键。同样，在这两种情况下，我们发现，光谱性质的的质子人口基本上是无法区分的惰性示踪剂。从二维和三维配置的比较所产生的主要差异涉及浮游生物密度场的局部空间分布。事实上，三维湍流动力学往往会破坏局部相干结构的二维流，其中的浮游植物物种主要集中，从而减少了系统中的浮游植物生物量。
2021-11-02 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Anisotropic particles in two-dimensional convective turbulence
二维对流湍流中各向异性无惯性颗粒的取向动力学表现出规则与混沌共存的特征。我们用数值方法证明了非常细长的颗粒（杆）优先与流体流动的方向对齐，即，水平地靠近等温壁，并且在本体中主要垂直地。这种行为是由于存在一个持续的大规模环流结构，这导致强烈的剪切壁边界和上/下涌区域。近壁水平排列的杆坚持在增加瑞利数，而在散装的垂直方向逐渐减弱相应的湍流强度的增加。此外，我们发现，非常细长的颗粒几乎正交的温度梯度的方向，一个独立的系统维数的对齐，并成为精确的只有在无限普朗特数的限制。在靠近壁面的地方，粒子的翻滚速率非常剧烈，在那里粒子大致执行杰弗里轨道。这意味着球体的均方根近壁翻滚速率比杆强得多，高达$Ra\simeq 10^9$的$\mathcal{O}(10)$倍。在湍流中，情况相反，杆比各向同性颗粒的翻滚速度略快，这与早期在二维湍流中的观察结果一致。
2020-03-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Extremes, intermittency and time reversibility of atmospheric turbulence at the cross-over from production to inertial scales
在从生产尺度到惯性尺度的交叉点上，实验研究了湍流动能和浮力的机械产生对空气温度和速度增量统计的影响。湍流动能的近似机械产生（或破坏）与浮力产生（或破坏）之比可用于形成无量纲稳定性参数$ζ$，该参数将大气状态分类为许多大气表面层研究中常见的状态。在这里，我们评估了$ζ$如何影响极端气温偏移概率的尺度演变，它们的不对称性和时间可逆性。该分析利用了在非常大的雷诺数$Re=u_* z/ν> 1\times 10^5$（$u_*$是摩擦速度，$ν$是空气的运动粘度）下，在草地表面上方$z$ =5 m处收集的高频速度和空气温度时间序列测量值。使用传统的高阶结构函数，温度表现出更大的不连续性和更广泛的多重分形相比，纵向速度分量，与实验室研究和模拟进行较低的$Re$。此外，偏离经典的Kolmogorov缩放的纵向速度被证明是合理的描述的She-Leveque涡丝模型，没有“可调”的参数，是独立的$ζ$。这项工作表明，外部边界条件，特别是显热通量的大小和符号，有显着的影响温度对流扩散动力学的惯性范围内。特别是，大气稳定性影响的积累和持久的不对称性和时间不可逆性观察到的惯性子范围尺度的前二十年。
2017-12-02 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of the Moist Stably Stratified Surface Layer: Turbulence and Fog Formation
我们调查的稳定分层的表面层上的冷凝和液态水负荷的影响，着眼于了解雾形成的湍流混合的影响。直接数值模拟（DNS）的干和湿明渠流进行，在这两个恒定的冷却率是在地面上应用，以模仿长波辐射冷却。取决于冷却速率，它可以导致湍流（弱稳定）或层流（非常稳定）。与完全干燥的情况相比，液态水在潮湿情况下的冷凝使得在导致湍流崩溃之前能够实现稍高的冷却速率。在非常稳定的情况下，失控冷却导致接近地面的液态水大量凝结，并在大部分区域产生雾（能见度小于1公里）。在弱稳定的情况下，湍流混合在类似的时间段内仅产生接近地面1公里的湍流。然而，尽管该系统的理想化的性质，目前的结果表明，湍流阻碍，虽然不一定会抑制，雾的形成。一个可能的机制内形成雾的湍流，其中增加的液态水含量的区域内形成的低速条纹的近壁循环。这些条纹在潮湿的情况下，由于减少了耗散的湍流动能相比，干燥的情况下，虽然在这两种情况下的条纹是不那么有活力和持久性比中性分层流。
2020-12-08 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Turbulence energetics in stably stratified geophysical flows: strong and weak mixing regimes
传统上，湍流能量学的特征在于湍流动能（TKE），并单独使用TKE预算方程建模。在稳定分层中，TKE由速度剪切产生，并通过粘性耗散和抵抗浮力而扩展。分层效应的特征在于浮力梯度与剪切力平方之比，称为理查森数，Ri。人们普遍认为，在Ri超过临界值Ric时，局部剪切不能维持湍流，并且流动变成层流。我们通过将能量分析扩展到湍流位能和总能量（TPE和TTE = TKE + TPE）来修正这一概念，考虑它们的预算方程，并得出结论，TTE是由剪切在任何分层中维持的保守参数。因此，不存在“能量Ric”，这与流体动力学不稳定性阈值Ric不稳定性相反，其典型值在0.25到1之间变化。我们证明，这个区间，0.25<Ri<1，分离两个不同的湍流制度：强混合和弱混合，而不是湍流和层流制度，作为经典的概念状态。这解释了Ri>>1时自由大气和深海湍流的持续发生，阐明了湍流边界层与自由流动的主要区别，为改进湍流闭合模式提供了依据。
2008-07-11 astro-ph.EP nlin.CD physics.ao-ph
Disentangling intermittent flow structure contributions to anomalous scaling and multifractality in turbulence
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所国际理论科学中心）；Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院机械工程系）
本研究通过阈值化涡量并反演毕奥-萨伐尔定律的滤波方法，解耦了湍流中间歇性流动结构对反常标度和多重分形性的贡献，揭示了其对相关物理量的选择性影响。
2026-07-30 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Time-Symmetry of Lagrangian Coherent Structures in Active Turbulence
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础科学研究所国际理论科学中心）；Indian Institute of Technology Hyderabad（海得拉巴印度理工学院）
通过拉格朗日相干结构揭示主动湍流中吸引和排斥双曲曲面网络，发现尽管涡度主导流动，极端混沌混合源于应变区域，且吸引与排斥LCS表现出显著的时间对称性。
2026-05-24 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
Information Propagation in Predator-Prey Dynamics of Turbulent Plasma
The University of Osaka（大阪大学）；College of Industrial Technology, Nihon University（日本大学生产工学部）；National Institute for Fusion Science, National Institutes of National Sciences（国立研究開発法人核融合科学研究所）；The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI（総合研究大学院大学）
该研究通过构建随机捕食者-猎物模型，揭示了湍流等离子体中信息从区流到湍流的传播机制，表明周期性振荡可能是准循环而非极限循环。
2026-01-23 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Emerging mesoscale flows and chaotic advection in dense active matter
本文通过研究二维过阻尼自推进圆盘模型，发现稠密活性流体中由拥挤效应与持续推进竞争所驱动的介尺度混沌平流，揭示了一种区别于其他活性系统集体流动的新型活性湍流。
2023-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Symmetry, Invariant Manifolds and Flow Reversals in Active Nematic Turbulence
University of Nebraska–Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校）；Parsons Corporation（帕森斯公司）
该研究揭示了活性凝胶湍流中对称性主导的低维结构如何组织流反转，并通过不变子 manifold 的动态机制调控湍流行为。
2026-10-01 cond-mat.soft math.DS nlin.CD
Global drag reduction and local flow statistics in Taylor-Couette turbulence with dilute polymer additives
本文通过 Taylor-Couette 湍流实验研究稀聚合物减阻，发现 MDR 下减阻率仅约20%，原因是聚合物抑制湍流和近壁小尺度涡，却难以削弱主导输运的 Taylor 涡。
2024-12-05 physics.flu-dyn
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
Characterizing 1D Inertial Particle Clustering
本研究表征一维惯性颗粒聚集，提出测量体积需介于柯尔莫哥洛夫尺度与积分尺度10%之间，并开发修正偏差及区分湍流聚集与随机性的方法。
2020-06-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Impact of ageostrophic dynamics on the predictability of Lagrangian trajectories in surface-ocean turbulence
本文利用含非地转过程的海洋精细尺度湍流模型，比较完整流与地转流驱动的拉格朗日轨迹，揭示非地转运动对长期弥散影响较小但会造成分离速率与轨迹偏差，并增强瞬态粒子聚集。
2024-10-25 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Near-cancellation of up- and down-gradient momentum transport in forced magnetized shear-flow turbulence
粘阻磁流体动力学湍流，由一个二维不稳定的剪切层，保持由施加体力驱动，检查分解成初始配置文件的无耗散线性本征模。正如所料，向下梯度动量通量来源于大尺度不稳定性。然而，连续向上梯度动量运输的大规模线性稳定，但非线性激发本征模式被确定，并发现几乎取消不稳定模式的向下梯度运输。稳定模态通过将能量传递给平均流来消耗大尺度湍流波动，从而实现这一点。这建立了一种物理机制，该机制是长期已知的观察结果的基础，即由不稳定性的非线性饱和形成的相干涡旋减少了湍流传输和波动，因为这种涡旋由稳定和不稳定模式组成，它们的振幅几乎相等。然后量化了磁场对非线性激发稳定模式的影响。即使施加几乎完全抑制不稳定性的强磁场，稳定模式的向上梯度输运至少是不稳定模式的向下梯度输运的三分之二，而对于较弱的磁场，这一部分达到$98\%$。这些影响是持久的变化，磁普朗特数和强迫强度。最后，连续模式被证明是积极的不太重要，但必不可少的捕获的磁波动和麦克斯韦应力。一个简单的解析标度律推导出它们的饱和湍流振幅。它预测的下降率的傅立叶波数，这是在数值模拟中证实的属性的倒数。
2022-08-05 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
Stochastic receptivity analysis of boundary layer flow
本文利用外力线性化的纳维-斯托克斯方程研究了转捩前边界层对持续随机激励源的感受性。随机强迫是用来模拟自由流湍流的影响，进入在不同的壁正常的位置和波动动力学进行了研究，通过线性化模型，从本地平行和全球的角度来看。与广泛使用的预解式分析，量化的放大确定性干扰在给定的时间频率，我们的方法研究的稳态响应随机激励是不相关的时间。除了随机强迫与身份协方差，我们利用均匀各向同性湍流的空间谱模型的自由流湍流的影响。即使局部并行分析不占空间不断变化的基流的效果，我们证明，它捕获的基本机制和占主导地位的长度尺度在随机强迫边界层流。另一方面，全球分析，占空间演变性质的边界层流，预测放大的级联流向尺度整个流向域。我们表明，可以从模态分解的速度协方差矩阵中提取的流结构，可以密切捕获进行本地并行分析在不同的流向位置和不同的壁平行波数对。我们的方法不依赖于昂贵的随机模拟，它提供了洞察扰动增长的机制，包括缓慢变化的基流与条纹和Tollmien-Schlichting波的相互作用。
2019-06-03 math.AP math.DS physics.flu-dyn
