Pseudo-invariants causing inverse energy cascades in three-dimensional turbulence
三维（3D）湍流的特征在于从运动的积分尺度到粘性耗散尺度的动能和螺旋度（第二无粘流不变量）的双重前向级联。然而，在螺旋流中，例如具有破缺镜像对称性的强旋转流，可以观察到与二维湍流（2D）类似的反向能量级联，其中第二个正定流动不变量，拟能，与3D中的螺旋度不同，有效地阻止了能量的前向级联。在纳维-斯托克斯方程的谱螺旋分解中，以前已经表明，一个三波（三元组）相互作用的子集在3D中以类似于2D中的拟能的方式保持螺旋度，从而导致3D中的类似2D的逆能量级联。在这项工作中，我们从理论上和数值上表明，存在一个额外的子集的相互作用保存一个新的伪不变除了能量和螺旋度，这有助于无论是正向或反向的能量级联取决于特定的三重相互作用的几何形状。
2016-10-11 nlin.CD physics.flu-dyn
Entropy, irreversibility and cascades in the inertial range of isotropic turbulence
本文从统计力学的角度分析了湍流能量级联，将尺度间能量通量与统计不可逆性和信息熵产生联系起来。能量级联的微观可逆性进行了测试，通过构建一个可逆的三维湍流系统，使用亚网格应力的动力学模型。这个系统，当扭转的时间，开发一个持续的逆级联对大尺度，证明惯性能量级联的特性必须考虑的可能性，一个逆制度。本实验研究了各向同性湍流中统计不可逆性的起源以及正能量级联和逆能量级联的普遍性。统计不可逆性是相空间中与熵产生有关的统计系综的一种性质，通过考虑能流的空间局部性及其与流的局部结构的关系，将其与物理空间中的能量级联的动力学联系起来。应变率张量的动力学，这被确定为最重要的来源，在能量级联的统计不可逆性的基础上，提出了一种机制来解释的概率流行的直接能量转移。
2021-04-06 nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulence: does energy cascade exist?
为了回答在湍流中是否存在能量级联的问题，我们提出了一组关联函数，它能够检验从大结构到小结构是否存在不可逆的能量转移。这些测试适用于真正的欧拉数据的湍流速度流，在风网格隧道的Modane，也是一个原型模型方程波湍流。首先，我们利用多时间关联函数在空间某一点上证明了流动的不可逆性。此外，测试函数的意外行为使我们将不可逆性和有限时间奇点（不可逆性）联系起来。其次，我们利用依赖于时间和频率的检验函数证明了湍流级联的存在，并且是一个动力学过程。级联仅在惯性域中出现，在惯性域中，动能从波数$k_{1}$到$k_{2}$的传递（平均）比从$k_{1}$到大于$k_{2}$的$k'_{2}$的传递更快。
2016-10-03 nlin.CD physics.flu-dyn
Cascade processes in rapidly rotating turbulence
本文研究了不可压缩、快速旋转的湍流中的动能和动能螺旋度在谱上的传递过程。本文提出了一个适用于三维快速旋转湍流的Fjortoft定理的类比。结果表明，与二维湍流相似，二维湍流中同时存在两个级联：动能的逆级联和动能螺旋度的正级联，在二维湍流中对应于涡度拟能的级联。所提出的方案与我们以前的计算，最近的一些数值模拟，和旋转湍流的物理实验是一致的。
2018-09-06 physics.flu-dyn
Saturation of the inverse cascade in surface gravity wave turbulence
我们报告了在一个大盆地中观测到的尺度大于强迫尺度的地面重力波湍流。除了通常在重力波湍流中报道的下尺度传输外，还观察到了一种上尺度传输，解释为弱湍流理论的逆级联。当逆级联达到强迫波长和流域大小之间的尺度时，达到稳定状态，但远离后者。这种依赖于波陡度的逆级联饱和可能是由于非线性耗散结构的出现，如尖峰波。
2020-08-17 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Reproducing the Kolmogorov spectrum of turbulence with a hierarchical linear cascade model
根据Richardson对湍流的级联描述，大的旋涡分裂形成较小的旋涡，从而将动能转移到较小的尺度。由于粘性，能量耗散发生在最小尺度上。我们研究这种能量级联的旋涡破裂的唯象模型。该模型是一个二叉树的减少质量连接的软化弹簧，与阻尼器作用在最低水平。水平之间的质量和刚度根据幂律变化。不同的水平代表不同的尺度，从而能够定义“质量波数”。该模型的特征值分布表现出魔鬼的楼梯自相似性。在渐近极限下，导出了模型的能谱（定义为不同质量波数之间的能量分布）。一个抽取过程中，应用到取代模型与一个等效的链式振荡器。我们表明，对于一系列的刚度参数的能量谱是定性相似的Kolmogorov频谱的三维均匀，各向同性湍流，并找到刚度参数的能量谱具有众所周知的-5/3标度指数。
2018-04-11 nlin.CD physics.flu-dyn
Experimental study of the inverse cascade in gravity wave turbulence
我们进行了实验研究的逆级联制度的重力波湍流的表面上的流体。表面波被迫在一个中间尺度对应的重力毛细管波长。为了响应这种强迫，在更大的尺度上观察到波浪。在足够高的强迫下，它们的振幅谱呈现频率-幂律。这两个观测结果都归因于重力波湍流的高阶波作用传递。谱指数与弱湍流理论预测值接近。频谱幅度与平均注入功率成线性关系。我们还测量了注入功率波动的分布，在存在的高档（逆）传输或在存在下尺度（直接）级联在重力波湍流。
2011-09-19 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Statistical theory of isotropic turbulence Part IV: multiscales and cascade
本文是我们系列工作的第四部分，致力于基于新的Sedov型解的各向同性湍流统计理论的多尺度和级联方面的分析。本文用显式映象方法分析了各向同性湍流中叶栅的非线性动力学行为。这种演绎尺度分析提供了著名的Richardson级联的第一个直观证据，并揭示了其多尺度特征。结果还表明，能量级联过程与逻辑斯蒂映射的确定性构造规则具有显著的相似性。在这个各向同性的湍流系统中可以看到级联的倍周期分岔，表现出混沌行为。“级联”表现为无限序列的倍周期分岔。
2010-12-23 physics.flu-dyn
Observation of an Inverse Energy Cascade in Developed Acoustic Turbulence in Superfluid Helium
本文报道了在He Ⅱ中观测到的第二声-声湍流中的逆能量级联.它的发作发生在临界驱动能量之上，并伴随着巨浪，这些巨浪构成偶尔出现在海洋表面的流氓波的声学模拟。发展了这一现象的理论，并与实验结果相吻合。
2009-01-27 cond-mat.other nlin.CD physics.flu-dyn
Inverse cascade of energy in helical turbulence
采用直接数值模拟的水动力湍流与螺旋度强迫施加在所有尺度上，一个近最大的螺旋湍流状态，与逆能量级联的尺度大于能量强迫尺度和一个向前的螺旋度级联的尺度小于能量强迫尺度。与以前的研究相比，我们的模拟包含所有可能的三和弦。通过计算壳-壳层能流，我们发现反能级联是由同手性三单元组之间的弱非局域相互作用引起的。通过改变尺度的螺旋度注入范围，得到了获得逆能量级联的必要条件。
2020-05-10 physics.flu-dyn
Vortex annihilation and inverse cascades in two dimensional superfluid turbulence
我们研究了二维超流湍流，采用有效的描述有效的极限超流涡的密度是参数小。在足够低的温度下，有效的描述产生逆级联与柯尔莫哥洛夫能谱$E(k) \sim k^{-5/3}$。用$N(t)$表示涡的数目作为时间的函数，我们发现，涡的湮灭率的标度类似于$\dot N \sim N^{5/3}$的状态与反级联和$\dot N \sim N^2$的层流。
2014-11-10 cond-mat.quant-gas hep-th nlin.CD
Turbulence, cascade and singularity in a generalization of the Constantin-Lax-Majda equation
本文数值研究了由Okamoto，Sakajo和Wunsch推广的Constantin-Lax-Majda-De Gregorio模型，它是一个具有无粘守恒定律的一维流体湍流模型。在存在粘性和两种大尺度强迫的情况下，我们采用标准的流体湍流分析工具，证明了非粘性不变量（不限于二次量）的湍流级联的发生，以及该模型湍流状态的性质与非粘性情况的奇异性有关。
2017-07-14 math-ph math.MP nlin.CD
A critical point for bifurcation cascades and featureless turbulence
在这封信中，我们表明，分叉级联和充分持续的湍流可以共享流体流动系统的相空间，从而导致竞争的稳定吸引子的存在。我们分析了环形管流，它经历了亚临界过渡到湍流在低管曲率和超临界过渡在高曲率，如前所述。我们提供了决定性的证据表明，超临界过渡的性质是Ruelle-Takens型，并在一个狭窄的范围内的中间曲率，其动态竞争与持续的湍流出现通过亚临界过渡机制。
2019-12-04 physics.flu-dyn
Influence of the condensate and inverse cascade on the direct cascade in wave turbulence
在直接数值模拟表面重力波的各向同性湍流的哈密顿方程的框架中，观察到长波背景或凝聚的形成。指数的直接级联光谱在不同水平的人工冷凝抑制显示出一种趋势，变得更接近的预测波湍流理论在较低水平的冷凝。提出了一个简单的定性解释的机制，这种现象。
2009-11-04 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Differential models for 2D turbulence
本文提出了能谱分别服从四阶和二阶非线性微分方程的二维湍流唯象模型。这两个方程都考虑了原纳维-斯托克斯方程的标度性质，同时具有-5/3逆级联谱和t-3直级联谱.此外，四阶方程具有Raleigh-Jeans热力学分布，作为精确的稳态解。我们使用四阶模型推导出的直接级联和反级联Kolmogorov常数之间的关系，这是在一个很好的定性与实验室和数值实验。我们得到一个稳态的解决方案，其中拟能和能量级联是同时存在的，我们讨论它的背景下，在大气湍流中观察到的Nastrom-Gage谱。我们还考虑了底摩擦的级联解决方案的效果，并表明，它会导致一个额外的减少和有限波数截止各自的级联光谱。
2006-05-17 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Theoretical analysis of quantum turbulence using the Onsager "ideal turbulence" theory
我们调查的三维量子湍流所描述的Gross-Pitaevskii模型使用的分析方法，利用Onsager的“理想湍流”理论。我们推导出尺度间动能通量的尺度独立性，并建立了一个双级联的方案：在尺度远大于平均涡间$\ell_i$时，Richardson级联成为主导，而在尺度远小于$\ell_i$时，量子应力诱导另一种级联.然后，我们评估相应的速度功率谱使用的唯象参数。本文还讨论了这种新的级联与开尔文波级联的关系，我们称之为量子应力级联。
2021-01-27 cond-mat.other physics.flu-dyn
Universal energy cascade in critically balanced homogeneous ferrofluid turbulence
本文利用精确关系研究临界平衡铁磁流体湍流的能量级串，揭示动能与总能级串随磁场增强而分化，但其普适的尺度无关性保持不变。
2024-12-08 physics.flu-dyn
Direct and inverse cascades scaling in real shell models of turbulence
本研究针对实值速度场的湍流壳模型开展正、逆级联的高精度分析，计算前100个反常标度指数等物理量，发现两种级联的结构函数在惯性区均呈线性Kolmogorov标度，揭示无间歇性源于壳层强相关，为湍流结构提供新认知。
2024-09-18 physics.flu-dyn
Inverse energy cascade and emergence of large coherent vortices in turbulence driven by Faraday waves
本文报道了法拉第波驱动湍流中通过逆能量级联产生大相干涡旋的实验结果。法拉第波中漂浮物的运动是三维的，但其水平速度波动与二维湍流表现出意想不到的相似性。通过测量拉格朗日速度的频谱发现了逆叶栅，并通过计算水平速度脉动的三阶矩证实了逆叶栅的存在。这是在深水中广泛的波长范围内观察到的。这一结果拓宽了最近关于薄层中法拉第波的研究范围[A. von Kameke，\textit{et al.}，\textit{Phys. Rev. Lett.} \textbf{107}，074502（2011）]。
2013-03-26 physics.flu-dyn
Intermittency in the Enstrophy Cascade of Two-dimensional Fully-developed Turbulence: Universal Features
间歇性（外部诱导）的二维（2D）涡度拟能级联被证明是能够维持一个有限的涡度拟能与涡度守恒异常。充分发展湍流（FDT）中三维能量级联和二维涡度拟能级联的间歇性机制似乎具有一些普遍的特征。利用多重分形模型中奇异谱f（a）的抛物线轮廓近似（PPA），并将其推广到适当的微尺度区域，以显示这些特征。PPA还示出提供，不同于通用的多重分形模型，在这些FDT的情况下，流量可变梯度的概率分布函数（PDF）的分析计算，并描述互补的均匀分形模型所提供的不透明度校正。
2007-02-28 physics.flu-dyn
The conservative cascade of kinetic energy in compressible turbulence
可压缩湍流的物理性质在各种天体物理环境中具有根本的重要性。我们提出了第一个直接的证据，即动能级联保守地超出了过渡“转换”尺度范围，尽管不是一个不变的可压缩流动力学。我们使用$512^3$和$1024^3$网格上的可压缩流体动力学湍流的高分辨率三维模拟。我们探测强制稳态等温流动和非强制衰减理想气体流动的制度。我们测量的关键量是压力膨胀共谱，$E^{PD}(k)$，我们提供的第一个数值证据表明，它的衰减速度快于$k^{-1}$作为波数的函数。这足以表明，平均压力膨胀主要在大尺度上起作用，动能和内能预算在过渡尺度范围之外在统计上解耦。我们的研究结果表明，Kolmogorov的惯性范围理论的可压缩湍流的扩展是可能的。
2011-08-22 astro-ph.SR nlin.CD physics.flu-dyn
Homogeneous Isotropic Superfluid Turbulence in Two Dimensions: Inverse and Forward Cascades in the Hall-Vinen-Bekharevich-Khalatnikov model
本文首次对Hall-Vinen-Bekharevich-Khalatnikov双流体模型中二维超流湍流的统计特性进行了直接数值模拟研究。我们发现，正常流体和超流的能谱可以表现出两个幂律制度，第一个与逆级联的能量和第二个与前向级联的拟能。我们通过获得它们之间的角度和它们的模量的比率的概率分布函数来量化相互摩擦引起的正常和超流速度的对齐。我们的研究为实验提供了具体的建议。
2014-09-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech nlin.CD
What is turbulence, what is fossil turbulence, and which ways do they cascade?
湍流被定义为流体运动的漩涡状状态，其中漩涡的惯性漩涡力大于倾向于阻尼漩涡的任何其他力。根据这一定义，湍流总是从小尺度（产生涡量的地方）级联到更大尺度（其他力占主导地位，湍流发生变化）。古湍流是由湍流产生的水物理场中的任何扰动，该扰动在流体在扰动尺度下不再是湍流之后仍然存在。化石湍流模式和化石湍流波保存和传播有关先前湍流的信息到更大和更小的长度尺度。利用空间望远镜在宇宙微波背景中探测到的温度各向异性，确定了大爆炸化石湍流模式。分层剪切流和尾流的直接数值模拟表明，湍流和化石湍流相互作用是可识别的和持久的。
2012-03-23 astro-ph.CO physics.flu-dyn
Transient inverse energy cascade in free surface turbulence
我们研究了在固定特征强迫尺度下，不同厚度流体层中直接数值模拟产生的大雷诺数下自由表面湍流的统计特性。我们观察到一个瞬态逆级联的生产，其持续时间取决于该层的厚度，随后过渡到三维湍流最初产生接近底部，无滑移边界。通过关闭强迫，我们研究了衰减的湍流制度，我们发现它不能用指数律来描述。我们的研究结果表明，边界条件在薄层中产生的湍流的性质中起着重要的作用，并限制了产生二维现象的条件。
2022-12-09 physics.flu-dyn
Van der Waals Cascade in Supercritical Turbulence near a Critical Point
研究了超临界流体在气液临界点附近的强湍流。具体来说，我们考虑的情况下，柯尔莫哥洛夫尺度是远远小于平衡相关长度$ξ$。虽然湍流破坏了平衡临界涨落，但$ξ$仍然提供了两种能量级联之间的交叉长度尺度。在比$ξ$大得多的尺度上，Richardson级联起主导作用，而在比$ξ$小得多的尺度上，密度涨落会引起另一种级联，我们称之为范德华级联。文中还讨论了观察范德瓦耳斯叶栅所需的实验条件。
2021-01-28 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Multi-branch Shell Models of Two-Dimensional Turbulence exhibit Dual Energy-Enstrophy Cascades
Laboratoire de Physique de l’École normale supérieure, ENS, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, Université Paris Cité（巴黎高等师范学院物理实验室，ENS，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，巴黎西岱大学）；Université Paris-Saclay, CNRS, UMR 9015, LISN（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，UMR 9015，LISN）
本文提出多分支壳模型，通过层次化几何结构实现二维湍流中能量-涡量双级联，验证了热谱相符性与统计稳态级联，同时研究了局部传输和非高斯性。
2026-03-12 physics.flu-dyn
Steady states in dual-cascade wave turbulence
本文研究了描述局部双级联波湍流的动力学微分方程的定态解。我们给出了一个完整的分类单级联状态，其中有一个有限的流量只有一个守恒量。稳态谱的分析是基于相空间分析的基础动力系统的轨道。动力系统的轨道表明爆破行为，对应于一个“尖锐的前”，其中频谱消失在一个有限的波数。的KZ和热力学标度的中间渐近，以及奇异解的作用，进行了讨论。
2020-03-10 physics.flu-dyn
On the turbulent energy cascade in anisotropic magnetohydrodynamic turbulence
基于非线性相互作用的弱性和级联能量在波矢空间的各向异性，用唯象理论讨论了太阳风等离子体中Alfvénic湍流能量级联的发生问题.在这里，这个悖论是审查通过正式推导的Yaglom关系从各向异性磁流体动力学方程。Yaglom关系式涉及由速度和磁场计算的三阶矩，并涉及两个Elsässer矢量场，就湍流的航天器观测而言，特别有用。
2010-03-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Orthogonal and antiparallel vortex tubes and energy cascades in quantum turbulence
我们通过直接观察Gross-Pitaevskii方程数值模拟中的涡度分布来研究量子湍流中的能量级联动力学。通过对涡量分布的各个尺度进行傅立叶滤波，发现大尺度反平行涡管产生与大尺度反平行涡管正交的小尺度涡管，这是能量从大尺度到小尺度级联的表现。我们揭示了在这些过程中的量子化涡旋线的动力学。
2018-07-14 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Reply to "Comment on 'Theoretical analysis of quantum turbulence using the Onsager ideal turbulence theory'"
我们驳斥了Krstulovic，L'vov和Nazarenko [arXiv：2107.10598]对我们的论文[Phys. Rev. E 103，023106（2021）]的评论中表达的批评。我们首先表明，流通量的量化在我们的分析中并没有被忽略。然后，我们提出了一个更复杂的分析，以避免一个微妙的问题的规律性的速度场。因此，我们捍卫我们的论文的主要结果，它预测的双级联的情况下，量子应力级联遵循理查森级联。我们还对开尔文波级联与量子应力级联之间的关系提出了一个猜想。
2021-11-23 cond-mat.other physics.flu-dyn
Helicity cascades in rotating turbulence
螺旋度（速度涡度相关性）的影响进行了研究，在直接数值模拟旋转湍流下降到0.02的Rossby数。结果表明，净螺旋度的存在起着重要的作用，在流动的动力学。特别是，在小的Rossby数，能量级联到大尺度，正如预期的那样，但螺旋度然后可以主导级联到小尺度。一个唯象解释的螺旋度减慢波涡相互作用的直接级联导致新的小尺度能量和螺旋度谱的惯性指数的预测。
2008-09-04 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Velocity statistics inside coherent vortices generated by the inverse cascade of $2d$ turbulence
本文分析了有限箱中二维（$2d$）湍流中由于逆叶栅而产生的相干涡内的速度脉动。正如我们在\cite{16KL}中所证明的，在\cite{14LBFKL}中建立的通用速度剖面对应于流动波动的被动状态。利用该性质可以计算普适区域中速度涨落的关联函数。我们目前的计算结果表明，一个非平凡的缩放的结构功能。此外，计算还揭示了结构函数的强各向异性。
2016-09-04 physics.flu-dyn
Robust inverse energy cascade and turbulence structure in three-dimensional layers of fluid
在这里，我们报告的第一个证据的逆能量级联流占主导地位的三维运动。实验是在电磁驱动湍流的厚流体层中进行的。结果表明，如果层的自由表面不扰动，层的顶部表现为准二维的，并支持逆能量级联层的厚度无关。远低于表面的级联生存，即使在存在强大的三维涡流发展时，层深度超过一半的强迫尺度。在低底耗散的有界流中，逆能量级联导致在自由表面以下产生光谱凝聚。这种相干流可以破坏层中大部分的3D涡流，并在整个层厚度上增强流动的平面性。
2011-09-13 physics.flu-dyn
Non-equilibrium fluctuations of the direct cascade in Surface Quasi Geostrophic turbulence
本文通过高分辨率直接数值模拟研究SQG湍流中表面势能通量的时间涨落，发现能量收支瞬时不平衡会产生谱的次主导修正，并利用多尺度方法与量纲闭合推导出适用于α-湍流的幂律修正理论预测，同时提出可推广的平衡与非平衡贡献分离方法。
2024-06-11 physics.flu-dyn
Regimes of turbulence without an energy cascade
对湍流$^4$ He和$^3$ He-B的实验和数值模拟表明，在流体动力学长度尺度大于量子涡旋之间的平均距离时，能谱服从与普通流体均匀各向同性湍流相同的5/3 Kolmogorov定律。5/3定律的重要性在于，它指出了从大涡旋到小涡旋的理查森能量级联的存在。然而，也有证据表明量子湍流制度没有柯尔莫哥洛夫标度。这就提出了一些重要的问题，为什么在这样的制度，柯尔莫哥洛夫频谱未能形成，什么是湍流的物理性质没有能量级联，以及流体动力学模型是否可以解释湍流超流氦的不寻常行为。在这项工作中，我们描述了简单的物理机制，防止形成的Kolmogorov标度的热逆流，并分析了必要的条件出现准经典制度的量子湍流在低温下注入涡环。我们的模型证明了量子湍流的流体动力学描述，并揭示了一个意想不到的制度的涡旋动力学。
2016-09-30 physics.flu-dyn
Inverse energy cascade in nonlocal helical shellmodels of turbulence
对傅立叶空间中的纳维-斯托克斯方程进行螺旋度本征态的精确分解[F. Waleffe，Phys.FluidsA4，350（1992）]我们介绍了一种用于非局部三元相互作用湍流的螺旋壳模型的修改版本。通过使用分析参数和数值模拟，我们表明，存在一类模型，具有特定的螺旋结构，表现出统计稳定的逆能量级联，在密切类似的纳维-斯托克斯方程的预测限制到相同的螺旋相互作用。我们进一步支持这样的想法，湍流能量转移是一个强大的纠缠之间的三个具有不同的传输特性的结果。
2015-11-03 physics.flu-dyn
Inducing intermittency in the inverse cascade of two dimensional turbulence by a fractal forcing
我们表明，在三维湍流的前向级联中，由于能量耗散集中在一个小的分形维数小于3的集合中，显示出自相似性（缺乏自相似性），二维湍流的逆级联也可以显示缺乏自相似性和自相似性，如果能量注入被限制在一个分形维数小于2。本文对二维湍流进行了一系列数值模拟，采用了相同强迫长度尺度的不同强迫函数，但不同的分维$D$，从经典的$D=2$情况到点涡情况$D=0$。结果表明，随着强迫的分维从$D=2$降低，自相似性消失，出现不连续性，不同结构函数的标度$\langle |δu_\|^p| \rangle\propto r^{ζ_p}$与量纲分析预测的$ζ_p=p/3$不同.因此，本模型提供了一个独特的例子，不规则性是受控的，因此可以揭示和提供测试床的湍流的多重分形模型。
2022-06-06 physics.flu-dyn
Energy cascades in rapidly rotating and stratified turbulence within elongated domains
我们研究强迫，rapildy旋转和稳定分层湍流在一个细长的域使用渐近展开在同时低Rossby数$Ro\ll1$和大域高度相比，能量注入规模，$h=H/\ell_{in}\gg1$。所得方程取决于参数$λ=(h Ro )^{-1}$和弗劳德数$Fr$。一组广泛的直接数值模拟（DNS）进行探索的参数空间$(λ,Fr)$。在弱层结（大$Fr$）下，当$λ$足够大时，观测到一个反向级联.在强分层（小$Fr$）时，流动变得近似流体静力学，并且总是观察到逆叶栅。对于弱分层和强分层，我们提出的理论论据支持所观察到的能量级联现象。我们的研究结果揭示了旋转和分层湍流的相图中的渐近区域，这是很难达到的蛮力DNS。
2021-10-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
An Empirical Investigation of Scaling Behavior in the Atmospheric Turbulence for Understanding the Underlying Cascade Process
我们研究了在大气近地层采集的风速时间序列的标度行为，并将其与两种常用的级联模型，截断稳定分布和对数正态模型进行了比较。结果表明，虽然两种模型都能描述概率密度函数随着时间尺度的增加从非高斯分布向类高斯分布的变化，但它们不能同时拟合收益概率和时刻的标度行为。这一工作为进一步认识大气湍流中的级联过程提供了一些线索。
2012-11-30 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Cascade-driven fragmentation-aggregation transitions in decaying turbulence
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本研究提出级联控制框架，揭示衰减湍流中Hinze尺度动态变化驱动破碎-聚并转变，预测临界指数5/3，并通过数值模拟和实验验证，取代传统瞬时准则。
2026-09-22 physics.flu-dyn
Regime Transition in the Energy Cascade of Rotating Turbulence
在旋转湍流的背景下，利用与速度场无关的三维各向同性随机力，采用直接数值模拟，探索了从分裂到前向动能叶栅系统的过渡。我们的参数研究涵盖了大纵横比域和广泛的旋转速率的约束效应。结果表明，对于固定的几何尺寸的Rossby数作为一个控制参数，而对于一个固定的Rossby数的产品的域大小沿旋转轴和强迫波数的管辖量的能量级联成反比。因此，状态转换标准取决于两个控制参数。
2019-04-06 physics.ao-ph physics.flu-dyn
A generalized nonlinear Schrödinger equation as model for turbulence, collapse, and inverse cascade
利用一个具有复系数群色散和非线性项的二维广义立方非线性薛定谔方程，研究了有限振幅局域初始扰动的演化.结果发现，后者的调制可以导致边带的形成，波凝聚，崩溃，湍流，和逆级联，虽然不是所有在一起，也不是在该顺序。
2011-04-16 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Counterflow-Induced Inverse Energy Cascade in Three-Dimensional Superfluid Turbulence
低温量子湍流通常用两种不混溶的流体来描述，这两种流体可以以非零的平均相对速度流动。这种非平衡态被称为逆流超流湍流。我们在这里报告的出现逆流诱导的逆能量级联在三维超流流进行广泛的数值模拟的Hall-Vinen-Bekarevich-Khalatnikov模型。随着平均逆流强度的增加，观察到从全三维湍流到呈现分裂叶栅的准二维系统的突然转变。这项工作的结果可以激励新的实验设置，研究准二维超流湍流在大部分的三维实验。它们也可能在由不止一种流体成分描述的系统中找到超流体之外的应用。
2020-12-17 cond-mat.other physics.flu-dyn
Comment on "Theoretical analysis of quantum turbulence using the Onsager ideal turbulence theory''
在最近的一篇论文[T。Tanogami Phys. Rev. E 103，023106 ]提出了一种量子湍流的场景，其中在小于涡间距离的尺度上的能谱由量子应力级联主导，这与开尔文波级联预测相反。本文的目的是强调在推导量子应力级联中的一些物理问题，特别是强调忽略了环流的量子化。
2021-07-22 cond-mat.other physics.flu-dyn
Nonlinear superposition of direct and inverse cascades in two-dimensional turbulence forced at large and small scales
我们询问的性质的二维Navier-Stokes湍流同时被迫在小尺度和大尺度。背景动机来自于对大气湍流的观测结果。我们表明，速度场是服从于两个辅助速度场的总和被迫在大，小尺度和表现出直接拟能和逆能量级联，分别。值得注意的是，这两个辅助领域调和通量的普遍性质与正统计相关的惯性范围内。
2011-10-26 physics.ao-ph physics.flu-dyn
How vortices and shocks provide for a flux loop in two-dimensional compressible turbulence
流体层和其他准二维可压缩系统中的大尺度湍流由平面涡和波组成。另外，波浪湍流通常产生直接的能量级联，而螺线管平面湍流通过逆级联将能量传递到大尺度。在这里，我们考虑湍流在有限的马赫数时，声波和涡流之间的相互作用是实质性的。我们采用螺线管泵在中间尺度，并显示如何直接和反向能量级联的泵规模开始形成。我们发现，有一个逆级联的动能达到一个规模$\ell$，其中一个典型的速度达到声速，这将产生冲击波，提供一个补偿直接级联。当系统尺寸小于$\ell$时，定常状态包含由激波系统连接的系统尺寸的长寿命冷凝涡对。因此，流体层中的湍流通过一个循环来处理能量：大多数能量首先通过涡流进入大尺度，然后通过波传输到小尺度耗散。
2017-09-29 astro-ph.GA nlin.CD physics.ao-ph
Kolmogorov and Kelvin wave cascades in a generalized model for quantum turbulence
我们利用广义Gross-Pitaevskii方程对衰减的量子湍流进行了数值模拟，该方程包含了超平均场修正和非局域相互作用势。选择的非局部电位，以模仿他II通过引入一个Roton最小的激发光谱。我们观察到，在大尺度上的统计行为的流动是独立的相互作用的潜力，但在尺度小于涡间距离的开尔文波级联增强的广义模型。在此范围内，不可压动能谱不仅与波数成比例，而且与能量通量和涡间距离成比例，均符合Kelvin波叶栅弱波湍流预报。
2020-10-19 cond-mat.other physics.flu-dyn
Dual cascade and dissipation mechanisms in helical quantum turbulence
在经典湍流中，螺旋度会减少非线性，并能改变湍流的演化，而在量子湍流中，螺旋度的作用还没有完全被理解。本文采用Gross-Pitaevskii方程对螺旋量子湍流的自由衰减进行了高空间分辨率的数值模拟。这一演化过程与经典流动有着显著的相似之处，经典流动表现出不可压缩动能和螺旋度向小尺度的双重转移。时空分析表明，这两个数量耗散在小尺度上通过非线性激发开尔文波和随后的声子发射。在衰减开始时，产生的湍流显示出极化的大尺度结构和非极化的静止斑块，这让人想起在非常大的雷诺数下模拟经典湍流时观察到的那些。
2017-05-12 physics.flu-dyn
Turbulence generation through an iterative cascade of the elliptical instability
湍流的本质是在很宽的空间尺度上通过涡流的形成、相互作用和破坏来传递能量--从能量注入的最大尺度到能量通过粘性耗散的最小尺度。目前，还没有一个机制框架来捕捉涡的相互作用如何驱动这个级联。我们表明，迭代的椭圆形不稳定，所产生的相互作用的反向旋转的旋涡，导致湍流的出现。我们演示了如何非线性发展的椭圆形不稳定产生一个有序的阵列的反平行二级丝。次级纤维相互作用，导致更小的三级纤维的形成。在实验和模拟中，我们观察到两个和三个迭代的级联，分别。我们的观察表明，椭圆不稳定性可能是湍流叶栅发展的基本机制之一。
2019-11-21 physics.flu-dyn
The Inverse Energy Cascade of Two-Dimensional Turbulence
本论文主要是对电磁力作用下肥皂膜中的能量逆级联进行实验研究。它侧重于表征逆级联的重要特征，例如它的范围，能量如何在范围内分布以及能量如何流过范围。本文还探讨了与逆级联存在性相关的尺度不变性假设。这些研究表明，逆叶栅范围的程度和能量分布的行为与尺寸的预测是一致的。在逆叶栅范围内的能量流被证明是很好地描述从纳维-斯托克斯方程获得的精确的数学预测。在任何时候都没有在反级联范围内的能量流所产生的e-m细胞的行为惯性或在一个标度不变的方式。证据表明，级联可以成为规模不变的惯性范围的发展，是一个系统必须满足创建这样一个惯性范围的要求。
2001-03-19 physics.flu-dyn
Energy transfer and dual cascade in kinetic magnetized plasma turbulence
非线性相互作用如何在可用的自由度上重新分配波动能量的问题，在磁化弱碰撞等离子体中的湍流和输运研究中具有根本的重要性，范围从空间设置到聚变装置。在这封信中，我们提出了一个理论的双重级联发现在这样的等离子体，它预测了一系列的新的行为，区分这种级联的中性流体湍流。这些现象解释的非线性陀螺动力学的光谱传输的约束性质。伴随这一理论的是这些现象的第一次观察，通过直接数值模拟获得使用gyrokinetic代码{ \tt AstroGK}。所发现的基本机制提供了一个框架，了解湍流能量传递耦合尺度本地和非本地。
2011-04-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Two point third order correlation functions for quasi-geostrophic turbulence: Kolmogorov-Landau approach
我们使用Kolmogorov（以及后来Landau在他的流体动力学论文中）提出的更直观的方法，计算了准地转湍流中赝位涡拟能的前向级联和准地转湍流中的逆能量级联的一些三阶结构函数。
2008-01-02 physics.flu-dyn
Stationary and non-stationary energy cascades in homogeneous ferrofluid turbulence
本文研究均匀铁磁流体湍流的总能量传递，利用两点相关函数导出二阶统计矩与能量注入率的精确关系，并通过稳态与非稳态直接数值模拟验证其普适性。
2024-05-07 physics.flu-dyn
Origin of the inverse energy cascade in two-dimensional quantum turbulence
我们建立了二维量子湍流中团簇涡旋的逆能量级联和空间关联之间的统计关系。惯性尺度$r$上的柯尔莫哥洛夫谱$k^{-5/3}$对应于具有不同符号的涡之间的成对关联函数，其衰减为幂律，其中成对距离被给定为$r^{-4/3}$。为了检验这些标度关系，我们提出了一种新的强迫和耗散点涡模型，捕捉湍流动力学的量子化涡的紧急集群的同号涡。在统计中性系统中发展的逆能量级联起源于这种随时间演化的涡团。
2017-05-10 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
