Vorticity, Defects and Correlations in Active Turbulence
我们描述了一个连续模型的一个积极的湍流，集中在制度的积极湍流的数值调查。结果的三个参数，活性，弹性常数和旋转扩散常数，对序参量和流场的效果。指向矢场中的缺陷和畸变是涡量的来源，因此涡量与指向矢场密切相关。特别是涡度和序参量相关性的特征衰减长度受缺陷密度的控制。相反，速度相关的衰减是由活动和耗散之间的平衡决定的。我们强调的作用，微观流生成机制，在确定流动模式和特征尺度的主动湍流和对比的行为的伸缩性和收缩性的主动向列。
2014-02-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Irreversibility in scalar active turbulence: The role of topological defects
University of Luxembourg（卢森堡大学）
研究揭示了标量主动湍流中拓扑缺陷通过主动应力奇异性导致动态不可逆性，通过分析游动体密度和流函数耦合动力学，确定了缺陷对配置对不可逆性的作用。
2026-03-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Active Turbulence
活性流体表现出具有复杂时空结构的自发流动，已经在细菌悬浮液、精子细胞、细胞骨架悬浮液、自推进胶体和细胞组织中观察到。尽管在没有惯性的情况下发生，但混沌主动流使人联想到惯性湍流，因此它们被称为主动湍流。在这里，我们调查的领域，提供了一个统一的观点，在不同类别的活跃的湍流。为此，我们将我们的评论分为几个部分，分别针对具有极性或极性阶的系统，以及具有或不具有动量守恒（湿/干）的系统。与惯性湍流相比，我们强调了幂律标度的出现，无论是普适指数还是非普适指数。我们还对比的情况下，从稳定到混沌流的过渡，我们讨论的能量级联的情况下。我们把这一特征与主动湍流中固有尺度的存在和能量注入的自组织性质联系起来，这是与惯性湍流的根本区别。最后，我们概述了正在出现的情况，仍然存在的挑战和未来的方向。
2021-04-05 cond-mat.soft nlin.CD nlin.PS
Connecting the Hydrodynamics of Polymeric Fluids and Active Nematics
Queensland University of Technology（昆士兰科技大学）；University of Oxford（牛津大学）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯理工学院）
该研究揭示了弹性湍流与主动湍流之间的密切联系，通过展示聚合物流体作为可变形的主动物质类比，揭示了两者在宏观层面上的连续描述相似性，并展示了拓扑缺陷在弹性湍流中的作用。
2026-10-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Kolmogorovian active turbulence of a sparse assembly of interacting swimmers
活性物质由自推进的实体组成，形成了一类广泛的非平衡系统，这些系统显示出惊人的集体行为，其中所谓的活性湍流是在各种{活性系统}中自发产生的空间和时间无序流动模式。事实上，活跃湍流的命名暗示了与第二类开创性的非平衡系统的联系，即流体湍流，但其性质非常不同，能量注入是在全球系统尺度上，而不是在单个成分的基本尺度上。实际上，在活动湍流和规范湍流之间是否存在可能的强联系，仍然是一个悬而未决的问题，也是一个需要大量研究的领域。使用自推进的界面粒子的组装，我们实验表明，这个活跃的系统与典型的流体湍流，如著名的1941年Kolmogorov现象学所描述的，具有显着的定量相似性。将活性物质纳入流体湍流普适类不仅有利于其未来的发展，而且可能为经典物理学中最大的谜团之一湍流的长期描述提供新的见解。
2019-11-13 physics.flu-dyn
Vortex dynamics and Lagrangian statistics in a model for active turbulence
细胞悬浮液如密集的细菌流在某些条件下表现出类似于细菌的相。我们研究了这种现象的“主动湍流”统计使用数值工具。根据Wensink等人[Proc.Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109，14308（2012）]，我们通过广义纳维-斯托克斯方程对主动湍流进行建模。两点的主动湍流的速度统计，无论是在欧拉和拉格朗日框架，探索。我们刻画了这个系统中两点统计量的尺度依赖特征。此外，我们在这个系统中的涡旋动力学测量扩展了这一统计研究。我们的观察表明，大尺度统计的活动湍流是接近高斯与亚高斯尾巴。
2018-02-14 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Flocking and mesoscale turbulence in three-dimensional active fluids
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究三维活性流体中群体行为与湍流的相互作用，揭示了高活动性下湍流群体与全局秩序共存的现象，并通过闭合模型解释了湍流状态的转变机制。
2026-01-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Route to turbulence via oscillatory states in polar active fluid under confinement
本研究在受限极性活性流体中发现了通过振荡态到达活性湍流的新路径，开发了适用于任意边界形状的GPU计算方案，揭示了圆形受限下的多阶段转变及哑铃形边界中转变点的独特几何依赖性。
2023-04-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Giant vortex dynamics in confined active turbulence
我们报告的数值证据的一个新的状态的活跃的湍流在封闭的领域。通过大量的数值模拟的Toner-Tu-Swift-Hohenberg模型的稠密的细菌悬浮液中的圆形几何形状，我们发现形成一个稳定的，有序的状态，其中的角动量对称性被打破。这是通过自组织的一个类似的流动到一个单一的，巨大的漩涡的大小域。巨大的涡旋被一个靠近边界的环形区域所包围，其特征是小尺度的径向涡度条纹。涡的平均径向速度分布被发现是在一个简单的分析预测协议。我们还提供了一个合适的实验设置的时间和空间尺度的估计与我们的数值研究结果。
2022-06-20 nlin.CD physics.flu-dyn
The role of advective inertia in active nematic turbulence
活性剂的悬浮液与湍流相互作用表现出复杂的时空动力学，如中尺度湍流。由于微观流动的雷诺数在单个介质的尺度上非常小，惯性效应通常被排除在主动湍流的连续介质理论之外。主动应力是否能够共同激发惯性流目前尚不清楚。为了解决这个问题，我们研究了一个二维连续理论的主动湍流。特别是，我们比较中尺度湍流和没有平流惯性的影响。我们发现，惯性效应可以影响流动已经接近发病的湍流状态，而且，引起大规模的流体运动的强主动驱动。详细分析的动能预算揭示了能量转移到大尺度介导的惯性平流。虽然这种转移与能量注入和耗散相比很小，但其影响会随着时间的推移而积累。在实验中通常存在的摩擦力可以补偿这种影响。研究结果表明，列入惯性和摩擦可能是必要的动态一致的理论，积极的湍流。
2021-07-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Particle-resolved lattice Boltzmann simulations of 3-dimensional active turbulence
悬浮液中的微型游泳者的集体行为往往是由长期的流体动力学相互作用的影响。这些现象包括主动湍流，其中足够密度的推进细菌悬浮液表现出大规模的混沌流动。为了研究这种集体现象，我们使用大规模（高达$N=3\times 10^6$）的粒子分辨晶格玻尔兹曼模拟模型microsomymer描述的扩展应力。这样的系统尺寸使我们能够获得定量信息的过渡到活跃的湍流和湍流状态本身的特征。在稀释极限，我们测试分析预测的静态和动态特性对我们的模拟结果。对于较高的游泳者密度，游泳者-游泳者的相互作用变得显着，我们数值计算表明，湍流的长度和时间尺度急剧增加附近的预测有限系统的过渡密度。
2019-08-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Symmetry-restoring crossover from defect-free to defect-laden turbulence in polar active matter
本文揭示极性活性物质中无缺陷与含拓扑缺陷活性湍流之间的渡越，发现该渡越伴随$\SO(2)$对称性恢复，并通过拓扑电荷密度场稳定性分析给出渡越判据，同时发现两类湍流在大尺度上具有普适标度行为。
2023-05-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Onset of Intermittency and Multiscaling in Active Turbulence
该研究通过流体动力学模型，揭示了主动湍流中随细菌活性变化产生的间歇性起始与结构函数多标度特性，衔接了高低雷诺数流动研究，为探索流动间歇性成因提供了新方向。
2025-03-25 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Vortex reversal is a precursor of confined bacterial turbulence
本文通过实验、建模与解析理论，发现圆柱约束下细菌悬浮液随半径增大经历涡旋反转、四涡旋脉动到主动湍流的转变序列，并揭示涡旋反转源于前三个方位角模态的非线性相互作用。
2024-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.CD
Active grid turbulence anomalies through the lens of physics informed neural networks
本文结合风洞实验测量、机器学习与数值模拟，研究主动网格湍流衰减和三级标度异常，发现主动网格附近的统计异常会引入可长期持续的相关性。
2024-12-30 physics.flu-dyn
Active micromachines: Microfluidics powered by mesoscale turbulence
密集的活性物质，从细菌悬浮液和由马达蛋白驱动的微管束到细胞单层和合成Janus颗粒，其特征在于中尺度湍流，混沌流结构的出现。通过将有序的对称转子阵列浸入到活性流体中，我们引入了一种微流控系统，该系统利用介观湍流中的自发对称性破缺来做功。转子的晶格自组织成自旋状态，其中相邻的盘由于流体动力学和弹性效应的组合而在永久交替的方向上连续旋转。我们的虚拟样机展示了一个新的研究方向的微机械设计提供动力的主动湍流的线虫流体动力学特性。
2016-06-21 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
The energy cascade of surface wave turbulence: toward identifying the active wave coupling
我们调查实验湍流的表面重力波在格勒诺布尔的科里奥利设施使用高灵敏度本地探头和时间和空间分辨的立体重建的水面。研究表明，水的变形是由遵循线性色散关系的弱非线性波和非共振三元相互作用产生的束缚波叠加而成。虽然理论预测了一个4波共振耦合支持波作用的逆级联的存在，我们没有观察到这样的逆级联。我们通过计算三相干即四波相关来研究四波耦合。我们观察到非常弱的值的三相干激发的线性色散关系的弱耦合的弱湍流理论的假设是一致的频率。
2019-02-21 nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulence and turbulent pattern formation in a minimal model for active fluids
活性物质系统显示出一系列迷人的动力学状态，包括静止模式和湍流相。虽然前者可以从斑图形成领域的方法来解决，主动湍流相位的时空无序要求统计描述。本文借用湍流理论中的一些技巧，建立了一个最小连续模型的关联函数和谱的定量描述。进一步探索参数空间，我们还报告了一个令人惊讶的类型的连续性驱动的斑图形成远远超出线性发病：出现一个动态的六边形涡晶格状态后，扩展的湍流瞬态，这只能解释考虑到湍流能量转移跨尺度。
2018-08-10 nlin.PS physics.bio-ph physics.flu-dyn
Discontinuous transition to active nematic turbulence
Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）；Center for Systems Biology Dresden（德累斯顿系统生物学中心）；University of Cape Town（开普敦大学）；Cluster of Excellence Physics of Life, TU Dresden（德累斯顿工业大学生命物理卓越集群）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Universitat de Barcelona Institute of Complex Systems (UBICS)（巴塞罗那大学复杂系统研究所）；Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA)（加泰罗尼亚研究高级学院）
研究发现无约束条件下活性取向流体的湍流过渡是不连续的，通过模拟发现活动性参数A*≈4900时出现突变，且存在双稳性和滞后效应。
2026-01-07 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
Three-dimensional active turbulence in microswimmer suspensions: simulations and modelling
该研究通过大规模流体动力学模拟揭示微型游泳者悬浮液三维主动湍流的 $k^{-3}$ 能谱与 Lévy 型速度分布，并提出降阶壳式模型解释低 Reynolds 数下速度梯度与细菌取向耦合导致的多尺度机制。
2025-03-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Emergent turbulence and coarsening arrest in active-spinner fluids
本文在二维反向旋转旋转子系统中发现活性驱动从相分离到湍流态的转变，通过主动转子Cahn-Hilliard-Navier-Stokes模型证明涡量与旋转状态标量场成正比，并刻画了能量谱、间歇性及拓扑统计，揭示其生物学意义。
2025-03-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active and hibernating turbulence in minimal channel flow of Newtonian and polymeric fluids
在最小流动几何形状下模拟了减阻聚合物溶液的湍流通道流动。即使在牛顿极限，我们发现的“冬眠”湍流的时间间隔，显示许多功能的通用最大减阻（MDR）渐近线观察到的聚合物溶液：弱流向涡，几乎不存在的流向变化和平均速度梯度，定量匹配实验。随着粘弹性的增加，这些间隔的频率也增加，而间隔本身不变，导致流动越来越像MDR。
2010-04-28 physics.flu-dyn
Front structure and dynamics in dense colonies of motile bacteria: Role of active turbulence
我们研究了一个细菌菌落的传播经历湍流一样的集体运动。我们提出了两个最低限度的模型来研究人口增长和湍流产生的相干结构之间的相互作用。利用直接数值模拟（DNS）的建议的模型，我们发现，湍流有两个突出的影响殖民地的空间增长：（a）前的速度提高，（b）前变得皱巴巴的。这两种效应，我们强调使用统计工具，在我们的两个模型中是显着不同的。我们还表明，在某些制度下，在随机流的褶皱前结构和被动标量锋。
2016-08-03 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
Anomalous chained turbulence in actively driven flows on spheres
最近的实验表明，基板曲率的重要性，积极强制流体动力学。然而，曲面上非平衡流动的连续模型的协变公式和分析仍然提出了理论上的挑战。在这里，我们介绍和研究了一个广义协变Navier-Stokes模型的流体流动的主动应力驱动的非平面几何形状。通过精确的固定的解决方案的情况下，一个球形气泡的几何形状的理论的分析听话证明。直接数值模拟揭示了曲率诱导的过渡从突发阶段的异常湍流阶段，明显不同于外部强制经典的2D Kolmogorov湍流。这种新型的主动湍流的特征在于有限尺寸的涡旋自组装成反铁磁序的链接链，其渗透通过整个流体域，形成主动动态网络。涡链网络的相干运动提供了一个有效的机制，向上的能量传递从较小的尺度到较大的尺度，提出了一种替代传统的能量级联在经典的二维湍流。
2017-10-17 physics.flu-dyn
Self-sustained patchy turbulence in shear-thinning active fluids
本文通过数值模拟研究了剪切变稀非牛顿流变条件下活性流体的湍流行为，发现系统可自发形成湍流区与静止区共存的自持非均匀状态，该状态通过滞后转变出现并表现出有向逾渗转变特征。
2025-07-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamics of Dense Active Fluids: Turbulence-Like States and the Role of Advected Activity
International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院机械工程系）
本文研究了密集活性流体的流体力学特性，揭示了活性湍流的产生机制及活动场动态对湍流行为的影响。
2026-02-25 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
Subcritical transition to turbulence in buoyancy-driven flows with multiple hysteresis loops under quasi-one-dimensional confinement
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
通过准一维瑞利-贝纳德对流的直接数值模拟，首次发现浮力驱动流中亚临界转捩至湍流，存在三个共存流态并形成三种迟滞环，表明湍流可通过亚临界路径产生。
2026-05-29 nlin.CD physics.flu-dyn
Phase Separation Dynamics and Active Turbulence in a Binary Fluid Mixture
Global College, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学全球学院）
本研究提出一种新颖的双流体模型，结合 Cahn-Hilliard 模型与 Beris-Edwards 方程，利用格子玻尔兹曼方法揭示了二元流体混合物中活性应力与双流体动力学相互作用导致的复杂非平衡图案形成机制。
2025-11-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Turbulence-Induced Fluctuating Interfaces in Heterogeneously-Active Suspensions
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础科学国际中心）
研究异质活性对密集细菌悬浮液流体动力学模型的影响，揭示活性模式如何导致湍流与阻塞摩擦环境间的界面形成，并探讨异质性对混合的影响。
2026-05-10 cond-mat.soft nlin.CD physics.comp-ph
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
Twist-induced crossover from 2D to 3D turbulence in active nematics
虽然二维活性向列相的研究已经揭示了活性物质的流态和拓扑结构的各个方面，但拓扑缺陷和混沌流的三维特性仍然没有被探索。通过限制在两个平行板之间的活动向列相的膜，我们使用连续模拟和分析参数来证明从准二维到三维混沌流的交叉是由向错线的形态控制的。对于小的板分离，主动湍流表现为准2D材料，具有跨越通道高度的直拓扑向错线，并有效地表现出2D主动湍流。在增加通道高度，我们发现一个交叉到3D混沌流由于扭曲的向错以上的临界活动。我们进一步表明，这些扭曲所产生的扭曲扰动产生急剧变化的曲率向错。
2018-06-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Energy transfer in simple and active binary fluid turbulence {\bf {-}} a false friend of incompressible MHD turbulence
本研究通过两点统计推导二元流体湍流能量级联的精确关系，揭示其与不可压缩MHD湍流的本质差异，并预测能量谱的k^{-3/2}定律。
2022-06-26 physics.flu-dyn
Towards active microfluidics: Interface turbulence in thin liquid films with floating molecular machines
被认为是与浮动的活性蛋白质机器的液体薄膜。机器内的循环机械运动，代表微观游泳者，导致分子推进力施加到空气-液体界面。我们发现，当机器的能量供应率超过阈值时，平坦的界面变得线性不稳定。由于这种不稳定性，建立了界面湍流的制度，其特征在于不规则的行波和传播的机器集群。这种非线性政权的数值研究进行。讨论了实验观测不稳定性的条件。
2008-10-09 nlin.AO nlin.PS physics.flu-dyn
Novel turbulence and coarsening arrest in active-scalar fluids
本研究在活性CHNS模型中发现收缩型微泳者可诱导新型均匀各向同性湍流，该湍流能阻滞相分离使粗化长度饱和，且高雷诺数下存在能量逆级联的惯性区。
2024-02-01 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Kolmogorov Turbulence Coexists with Pseudo-Turbulence in Buoyancy-Driven Bubbly Flows
该研究通过高分辨率数值模拟探究浮力驱动泡状流的谱特性，发现高伽利略数下不同尺度区间分别呈现柯尔莫哥洛夫湍流标度与伪湍流特征，明确了两类湍流的共存机制。
2023-08-23 physics.flu-dyn
Multi-scale statistics of turbulence motorized by active matter
许多微尺度的生物流动具有时空混沌的特征。这些包括游动细菌的稠密悬浮液，由马达蛋白驱动的微管束，以及分裂和迁移的汇合细胞层。所有这些系统的一个共同特征是它们负载有活性物质，该活性物质将流体中的自由能转化为动能。由于集体效应，活性物质引起多尺度流动运动，这些运动在视觉上与湍流非常相似。在这项研究中，多尺度统计工具分析直接数值模拟（DNS）的周期性的两个（2D）和三维（3D）的活动流，并比较它们与经典的湍流。在物理空间和光谱空间中提供了流量及其随活动水平变化的统计描述。使用小波进行尺度相关的不确定性分析。结果表明，主动和高雷诺数湍流之间的根本差异，例如，在主动流的不稳定性较小，能量较低，和工作的主动应力是光谱施加附近的积分尺度和耗散主要是局部的粘度，对流跨尺度的动量输运中起着次要的作用。
2017-05-10 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Self-similar signature of the active solar corona within the inertial range of solar wind turbulence
我们量化的尺度的磁能密度的惯性范围内的太阳风湍流看到原位在1 AU相对于太阳活动。在太阳活动最大时，当日冕磁场是动态的和拓扑复杂的，我们发现自相似标度的太阳风，而在太阳活动最小时，当日冕场更有序，我们发现多重分形。这量化的太阳风签名，是直接的日冕起源，并区分它从本地MHD湍流，与定量的影响，我们的理解日冕加热的太阳风。
2007-05-25 physics.flu-dyn physics.space-ph
Nonlinear effects in buoyancy-driven variable density turbulence
我们考虑由\cite{LR2007}模拟的浮力驱动湍流中的涡度$\boldsymbol ω = \boldsymbol{\nabla} \times {\mathbf u}$和密度梯度$\boldsymbol{\nabla} θ$的尺度$L^{2m}$ -范数$D_{m,ω}$和$D_{m,θ}$的等级的时间依赖性，其中$θ=\log (ρ^*/ρ^*_0)$。$ρ^*({\mathbf x},\,t) $是两种不可压缩混溶流体的混合物的组成密度，流体密度为$ρ^*_2 > ρ^*_1$，$ρ^*_{0}$是参考归一化密度。使用公开的约翰霍普金斯湍流数据库的数据，我们提出的证据表明，$L^{2}$ -密度梯度$\boldsymbol{\nabla} θ$的空间平均值可以达到非常大的值，即使在低阿特伍德数$At = (ρ^*_{2} - ρ^*_{1})/(ρ^*_{2} + ρ^*_{1}) = 0.05$的流量，这意味着非常强的混合的密度场在小尺度上可以出现在浮力驱动的湍流。这种大的增长增加了密度梯度$\boldsymbol{\nabla} θ$在有限时间内爆炸的可能性。
2016-01-13 nlin.CD physics.flu-dyn
Acceleration statistics in thermally driven superfluid turbulence
绝对零度附近流动可视化的新方法开辟了直接比较量子湍流（在超流氦中）与经典湍流（在空气或水等普通流体中）并探索类比和差异的方法。我们目前的数值模拟结果，我们研究的统计超流加速热逆流。我们发现，与速度不同，加速度服从类似于经典湍流的标度律，与La Mantia等人最近的量子湍流实验一致。
2014-03-03 physics.flu-dyn
Active turbulence and spontaneous phase separation in inhomogeneous extensile active gels
我们报告的非均匀的溶致性和可伸展的活性凝胶的流体力学的数值结果。通过模拟耦合的Cahn-Hilliard，Navier-Stokes和Beris-Edwards方程的组成，流动和取向顺序的一个活跃的星系的演变，我们问组成变化是否是重要的，以确定其紧急物理。正如在均匀组成的活性凝胶中一样，我们发现增加活性或降解趋势（例如，总的活性物质浓度）触发各向同性钝化相和活性二氢黄酮之间的转变。我们发现，组成的不均匀性是很重要的，在后一阶段，我们发现三种类型的可能的动力学制度。首先，我们观察到有缺陷和旋涡的规则图案：这些存在于被动-主动转变附近。第二，对于较大的活动，或更深的在α相，我们发现活跃的湍流，如在活性凝胶的组成均匀，但具有非常大的组成变化。在第三个政权，这是唯一与不均匀性，并发生大的反相趋势和低活性，我们观察到自发的微相分离成主动和被动域。微相分离制度是值得注意的，鉴于没有一个明确的分层长期在底层的自由能，我们使用，我们提供了一个理论分析的基础上的公切线建设，解释其存在。我们希望这种机制可以在未来进行实验探索。
2022-12-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Gravity-driven clustering of inertial particles in turbulence
我们报告了一种新的粒子集群所造成的纯粹的重力，发现在我们的模拟粒子载湍流。当强引力作用于重粒子时，形成垂直条带模式的聚集。这种现象是由颗粒所经历的重力方向上的流速梯度的偏斜度来解释的，这导致颗粒的水平会聚。
2014-06-21 physics.flu-dyn
Thermally- and mechanically-driven quantum turbulence in helium II
量子湍流可以在超流氦中通过热（通过施加热通量，如热逆流）或机械（通过搅拌液体）产生。通过将超流涡线建模为具有固定循环的重连空间曲线，并将驱动正常流体建模为均匀流（热逆流）和合成湍流（机械驱动湍流），我们确定了热驱动和机械驱动量子湍流之间的差异。我们发现，在机械驱动湍流中，能量集中在大尺度上，谱服从Kolmogorov标度，涡线曲率较大，相干涡结构的存在导致小角度的涡重联.相反，在热驱动湍流中，能量集中在中尺度，曲率较小，涡度场无特征，重联发生在较大的角度。我们的研究结果提出了一种方法来实验推断超流涡束的存在。
2012-08-16 cond-mat.other physics.flu-dyn
Dynamic Alignment in Driven Magnetohydrodynamic Turbulence
最近的分析预测的动机，我们报告的数值证据表明，在驱动不可压缩磁流体动力学湍流的磁场和速度场的波动局部倾向于调整其极化方向。这种动态对准在较小尺度下更强，偏振之间的角度失配随着尺度λ近似为θ_λ~ λ^{1/4}而减小。这可以自然地导致非线性相互作用的减弱，并为在强磁化湍流的数值实验中观察到的能谱E（k）~ k^{-3/2}提供解释。
2006-12-21 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Phase transition to large scale coherent structures in 2d active matter turbulence
悬浮液中微泳者的集体运动在尺度上诱导出比微泳者的特征尺寸大得多的涡旋模式，达到一种称为细菌湍流的状态。流体动力学湍流作用在更大的尺度上，并且由能量的惯性传输主导。利用修正的纳维-斯托克斯方程，研究了二维微泳者稠密悬浮体的性质，其中涡度拟能守恒可以驱动一个逆级联，通过该级联能量在最大尺度上积累.我们发现，流动的动力学和统计特性在最大的长度尺度上表现出急剧的过渡到旋涡的形成。结果表明，二维细菌湍流和流体动力学湍流通过亚临界相变分离。
2019-08-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Shaping active matter from crystalline solids to active turbulence
本研究通过大规模智能体分辨模拟表明，仅调节湿式泳动介质活性即可连续控制固液气相变与层流—湍流转变，并统一解释化学活性系统的矛盾实验。
2024-03-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Inertia drives concentration-wave turbulence in swimmer suspensions
本文发现了一种由惯性、游动者运动性和浓度涨落相互作用驱动的不稳定性机制，该机制不依赖主动应力，通过数值模拟观察到浓度和取向的自持波从规则振荡过渡到波湍流，并分析了其统计特征。
2024-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Spatial-temporal structure functions in Burgers turbulence driven by an Ornstein-Uhlenbeck process
本文研究了由时间Ornstein-Uhlenbeck过程驱动的Burgers湍流的时空结构函数，其中时间Ornstein-Uhlenbeck过程的特征时间尺度远大于空间尺度上的能流.基于Kármán-Howarth-Monin方程，我们得到了远离耗散尺度的三阶时空结构函数的表达式.该表达式结合了Kolmogorov空间结构函数的精确结果和外力随时间的指数衰减。我们数值证明了这个表达式，并发现高阶结构函数也指数衰减，但是，依赖于顺序的奇数和偶数阶结构函数的衰减率是不同的。将OU驱动的Burgers湍流与时间白噪声驱动的Burgers湍流进行比较，在能量注入率相同的情况下，它们的空间结构函数是相同的，这验证了Kolmogorov的理论，但这两个系统的时间结构函数不同。此外，在OU驱动的Burgers湍流中的速度pdf显示出双峰分布，与白噪声驱动的湍流中的近高斯分布相矛盾。
2022-12-05 physics.flu-dyn
Superfluid turbulence driven by cylindrically symmetric thermal counterflow
我们表明，通过稳定加热长圆柱体浸没在氦~II产生的湍流是强烈的不均匀性，并包括一个密集的湍流层的量化涡周围的圆柱体本地化。我们分析的涡线密度和各向异性的径向分布方面的超流湍流的属性，我们比较这些属性的均匀逆流湍流在通道中的更好的已知属性。
2020-04-16 physics.flu-dyn
Turbulence in a self-gravitating molecular cloud core
外部驱动的星际湍流在形成分子云中的密度结构中起着重要的作用。在这里，我们研究的动力学作用的内部驱动的湍流在自引力分子云的核心。根据初始条件和演化阶段，我们发现，在重力驱动的湍流的存在下，自引力核心可以经历恒定的，减速的，和加速的下落，从而具有各种径向速度分布。在重力主导的中心区域，更高水平的湍流导致更低的下落速度，更高的密度和更低的质量吸积率。作为这项研究的一个重要意义，有效的重联扩散的磁场对重力阻力自然发生由于重力驱动的湍流，而不调用外部驱动的湍流。
2020-01-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Emergence of Local Ordering and Mesoscale Giant Number Fluctuations in Active Turbulence
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；Universitè Côte d’Azur, CNRS, Institut de Physique de Nice (INPHYNI)（蔚蓝海岸大学、法国国家科学研究中心、尼斯物理研究所）
该研究揭示了主动湍流中局部有序与混沌共存的相变机制，通过能量参数统一了活动性和不稳定性对模式形成的影响。
2026-03-12 physics.flu-dyn
Comment on Geometrical Control of Active Turbulence in Curved Topographies
在最近的信皮尔斯等。等，Phys. Rev. Lett. 122，168002（2019）作者研究了二维有源液晶的湍流动力学，该液晶被约束到环面的表面。底层模型结合了不可压缩表面纳维-斯托克斯方程与摩擦和主动强迫的表面Landau-de Gennes模型的液晶。为了数值求解表面纳维-斯托克斯方程，考虑了涡量流函数方法。这种方法是不适当的表面上，不是简单连接-如所考虑的环面-由于非平凡的谐波向量场。我们将解释基本情况，并提供细节和例子来反驳皮尔斯等人的论点。等，Phys. Rev. Lett. 122，168002（2019）。
2019-08-26 cond-mat.soft math.DS physics.comp-ph
Quantum Turbulence Coupled with Externally Driven Normal-Fluid Turbulence in Superfluid $^4$He
量子湍流（QT）和正常流体湍流（NFT）的耦合动力学一直是量子流体力学的核心挑战，因为它被认为会导致QT的未解T2态。数值研究了热逆流中两种湍流的耦合动力学。NFT由外力驱动以控制其湍流强度，快速多极子方法加速了QT的计算。我们发现，NFT通过相互摩擦增强QT。QT的涡线密度$L$满足统计规律$L^{1/2} \approx γV_{ns}$，逆流速度为$V_{ns}$。所得到的$γ$与T2态的实验结果一致，验证了T2态是由NFT引起的观点。我们提出了一个理论上的洞察力之间的关系，这两个连续性。
2021-05-20 cond-mat.other cond-mat.supr-con physics.flu-dyn
Internal microstructure driven turbulence enhancement of fluids
具有内部微观结构的流体，如稠密悬浮液、生物和聚合物添加的流体，在许多应用中通常存在于湍流状态中。即使在今天，随着微观结构复杂性和雷诺数的增加，它们的流动也非常难以研究。这个瓶颈是新颖的，有效地处理这里的微极理论。我们的研究结果支持，当更密集的微观结构发生湍流加剧了内部流体的元素的混沌旋转。与牛顿流体不同，剪切应力现在降低，并且粘性和微观结构互旋应力在壁附近增加，并且标志着湍流增强。
2020-11-10 physics.flu-dyn
Model-Driven Conditional Fourier Neural Operator for Spectrum-Consistent Synthetic Turbulence Generation
Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所）
本文提出基于模型的条件傅里叶神经算子，用于生成频谱一致的合成湍流，通过改进可解释性、缓解回归到均值效应和增强频谱保真度，实现稳健的湍流生成。
2026-01-21 physics.flu-dyn
