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
2D2C, 2D3C, 2C2Dcw1C3D, 3D3C, rotating turbulence, thin-layer flows, quasi-static magnetohydrodynamics (QSMHD), and beyond
2D2C、2D3C、2C2Dcw1C3D、3D3C、旋转湍流、薄层流动、准静态磁流体力学（QSMHD）等方面的研究工作还比较多，但本文适时报道了局部和全局2C2Dcw1C3D流动的一些研究，以期促进更智能、更深入的工作。
2018-03-30 nlin.CD physics.flu-dyn physics.geo-ph
Disentangling inertial waves from eddy turbulence in a forced rotating turbulence experiment
我们提出了一个时空分析的统计平稳旋转湍流实验，旨在提取惯性波的签名，并确定它们可以被检测到的尺度和频率。该分析使用两点空间相关的时间傅立叶变换的速度场的时间分辨立体粒子图像测速测量在旋转框架。我们将湍流的各向异性程度量化为频率和空间尺度的函数。我们表明，这种时空相关的各向异性是很好地描述了线性惯性波在大尺度上的色散关系，而较小的尺度主要是由在较大尺度上的流体运动的波的扫描。这种扫掠效应主要是由于湍流的低频准二维分量，这是我们实验的一个突出特征，波动湍流理论没有考虑到这一点。这些结果的相关性的旋转湍流在实验室实验中，这是相关的大多数地球物理和天体物理流量的适度Rossby数的理论提出了质疑。
2015-04-09 physics.flu-dyn
Isotropisation at small scales of rotating helically-driven turbulence
我们提出的数值证据如何三维化发生在小尺度旋转湍流与贝尔特拉米（ABC）强迫，创造螺旋流。泽曼尺度$\ell_Ω$的惯性和涡流翻转时间是相等的，是一个以上的数量级大于耗散尺度，与相关的领域（大规模的逆级联的能量，双重制度的直接级联的能量$E$和螺旋度$H$，和耗散）每个适度解决。这些结果源于对$3072^3$点网格上的大型直接数值模拟的分析，Rossby数和雷诺数分别等于0.07和$2.7\times 10^4$。在尺度小于强迫，螺旋波调制的惯性定律的能量和螺旋度谱是遵循超越$\ell_Ω$由柯尔莫哥洛夫谱$E$和$H$。在二维慢流形，我们还表明，螺旋度谱分解在$\ell_Ω$，一个明显的迹象恢复三维的小尺度。
2012-03-01 nlin.CD physics.flu-dyn
The shell model approach to the rotating turbulence
湍流壳模型的情况下，快速旋转的机构被认为是应用程序。从经典的GOY模型出发，我们引入了科里奥利力，并获得了自由衰减区以及有外力作用区的三维流体动力学湍流的$\sim k^{-2}$谱。GOY模型提供了一个现实的形式的螺旋度提出了额外的修改。
2003-11-03 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Energy spectrum of two-dimensional isotropic rapidly rotating turbulence
本研究针对快速旋转条件下二维各向同性旋转湍流，通过渐近推导惯性波非线性振幅方程并结合强湍流论证与数值模拟，从理论和数值上验证了 $K^{-2}$ 能谱。
2024-08-27 physics.flu-dyn
Analytical theory of forced rotating sheared turbulence. I. Perpendicular case
我们提供了一个一致的理论湍流存在的剪切和旋转。从脉动场的准线性方程出发，考虑剪切和旋转对湍流的影响，导出了湍流振幅和湍流输运系数。我们表明，剪切减少湍流振幅和运输，更强烈的方向平行于剪切比在垂直的，有效地诱导各向异性湍流。旋转进一步降低了湍流幅度和传输。剪切和旋转之间的相互作用被证明会产生一种新的非扩散通量的角动量（$Λ$ -效果），提供了一种机制，在天体物理和地球物理系统的剪切结构的永久性。
2008-06-12 physics.flu-dyn
Confirming Wave Turbulence Predictions in Rotating Turbulence
Racah Institute of Physics, The Hebrew University（拉卡物理学研究所，希伯来大学）
研究通过实验证实了旋转湍流中波湍流理论的预测，展示了三维惯性波场与准二维湍流场的共存，并验证了能量谱对相关参数的依赖性。
2026-05-17 physics.flu-dyn
Helical distributed chaos in rotating turbulence and convection (with applications to geomagnetic dynamo)
利用螺旋分布混沌的概念研究了螺旋度分布矩在旋转湍流中的作用。直接数值模拟、室内实验和地球物理观测的结果已被用于本研究。它示出，特别是，即使在全球螺旋度等于零的情况下，至少偶矩通常是非零的（由于外观的局部空间区域具有较强的负和正螺旋度），并可以发挥重要的作用，在旋转湍流绝热不变量。旋转浮力驱动的热对流（瑞利-贝纳德和瑞利-泰勒，前者也用于磁流体力学）也进行了研究，并在这方面讨论了这种方法的应用，大质量恒星的对流区和地磁发电机。
2021-11-02 physics.flu-dyn
Linking dissipation, anisotropy and intermittency in rotating stratified turbulence
分析一个大的数据库的高分辨率的三维直接数值模拟的衰减旋转分层流，我们发现，异常混合和耗散，显着的各向异性，和强烈的不连续性都同时观察到在一个中间政权的参数，其中波和涡非线性相互作用。由分层控制的临界行为发生在Richardson数为1阶时，并且流动接近于不稳定状态。这证实了中央动力学的作用，在旋转分层湍流，大规模的不稳定性，这发生在垂直速度和温度波动，作为一种调整机制的能量转移中存在的强波。
2019-10-05 physics.flu-dyn
On the inverse energy transfer in rotating turbulence
旋转湍流是三维系统的一个例子，其中可以形成从小尺度到大尺度的能量逆级联。虽然通常被理解为旋转流的典型二维化的副产品，三维模式的作用还没有完全理解。为了阐明这个问题，我们进行了直接的数值模拟旋转湍流的二维模式落在垂直于旋转的平面从动态演化。我们的研究结果表明，虽然二维模式是形成一个固定的逆级联的关键，三维自由度发挥了重要的作用，使能量更大的尺度也。此外，我们表明，这种向后转移的能量进行的三维模式的纯手征通道。
2018-11-08 physics.flu-dyn
Universal scaling regimes in rotating fluid turbulence
我们分析的标度特性的能量谱在充分发展的不可压缩的湍流在强制，旋转流体在三维（3D），这被认为是其特征在于在惯性范围内的通用标度指数。为了阐明标度制度，我们建立了一个由大规模的外力驱动的旋转流体的三维纳维-斯托克斯方程的标度分析。我们使用标度参数来提取标度指数，它描述了能量谱的不同标度区域。我们推测在我们的标度理论的三维旋转湍流的二维化的有趣的可能性。我们的结果可以在大规模的模拟和相关的实验室为基础的实验进行测试。
2022-12-01 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Anisotropy in Homogeneous Rotating Turbulence
均匀湍流旋转流体的有效应力张量是各向异性的。这使我们考虑最一般的轴对称四阶"粘性张量"的牛顿流体和新的条款中的湍流有效力在大尺度上产生的，除了微观粘性力。这些项中有些涉及涡量耦合，有些是角动量不守恒的（在旋转坐标系中）。此外，我们探讨了由于轴对称的响应函数和两点速度相关的约束。最后，我们比较了我们的粘性张量与其他四秩张量定义在当前的方法来非旋转各向异性湍流。
2003-12-02 astro-ph math-ph math.MP
Bridging Inertial and Dissipation Range Statistics in Rotating Turbulence
通过对螺旋壳模型的详细模拟和多重分形分析，我们研究了旋转湍流的惯性范围和耗散范围统计之间的联系。特别是，通过使用后者，我们找到了一个明确的关系（异常）标度指数的等时间结构函数在惯性范围内的广义尺寸与能量耗散率。这种理论预测验证了详细的模拟螺旋壳模型的各种强度的旋转从那里的统计耗散率，从而广义尺寸，以及惯性范围，特别是异常标度指数，提取。我们的工作还强调了一个令人惊讶的良好协议-如在空间结构的能量耗散率和惯性范围内的不稳定性随着旋转强度的增加而减少-之间的解决方案的纳维-斯托克斯方程在一个旋转的框架与那些从低维，动力系统，如壳模型，这不是明确的各向异性。最后，我们进行直接数值模拟的纳维-斯托克斯方程，与科里奥利力纳入，以确认我们的多重分形和壳模型研究的结论的鲁棒性。
2020-09-02 nlin.CD physics.flu-dyn
Lagrangian acceleration of passive tracers in statistically-steady rotating turbulence
用粒子跟踪测速技术研究了定常旋转湍流中被动示踪剂的拉格朗日加速度矢量的统计特性。背景旋转的直接影响是平行于（垂直）旋转轴的高加速度事件的抑制，水平加速度的高加速度事件的增强，以及垂直于旋转矢量Ω和本地速度矢量u的加速度分量的自相关的强烈放大。由Ω和u建立的平面中的加速度分量的自相关性仅略微增强。
2013-07-26 physics.flu-dyn
Linear Stability and Subcritical Turbulence in Rotating Shear Flows
阐明了旋转平面Couette流动与Taylor-Couette流动之间的关系。通过考虑旋转坐标系中科氏力的影响，解释了它们的线性稳定极限的一致性。实验数据被用来量化的行为的最小雷诺数的亚临界湍流的旋转和曲率的函数。这最后的依赖性是理解通过现象学分析，这也意味着科里奥利力降低了效率的亚临界湍流运输相对于非旋转流，数值观察。
2003-05-28 astro-ph physics.flu-dyn
Shortcut to geostrophy in wave-driven rotating turbulence: the quartetic instability
我们报告的实验室实验波驱动旋转湍流。一组造波机产生的惯性波束在安装在旋转平台上的水箱的中心区域非线性地相互作用。因此，强迫只将能量注入惯性波。对于中等的强迫振幅，强迫惯性波的能量的一部分被转移到亚谐波，通过标准的三重共振不稳定性。这第一步大体上符合弱湍流理论。然而，令人惊讶的是，较强的强迫并不导致惯性波湍流制度。相反，大部分的动能凝聚成垂直不变的地转流，即使后者是非强迫的。我们表明，共振四重惯性波可以触发不稳定性-“四重不稳定性”-导致这种自发出现的地转。在本实验中，这种不稳定性作为经典三元不稳定性的次级不稳定性而出现。
2020-03-02 physics.flu-dyn
Critical balance in magnetohydrodynamic, rotating and stratified turbulence: towards a universal scaling conjecture
提出临界平衡-线性传播和非线性相互作用时间尺度之间的尺度平衡-可以用作确定各向异性波系统中强湍流谱的通用标度猜想。磁流体动力学（MHD），旋转和分层湍流被认为是在这种假设下，特别是，一个新的和实验上可检验的能量级联方案和一组缩放的频谱提出了低Rossby数旋转湍流。有人认为，在中性流体中，临界平衡的各向异性级联提供了一个自然的路径，从强各向异性在大尺度上的各向同性Kolmogorov湍流在非常小的尺度。还有人认为，在最近的低Rossby数旋转湍流数值模拟中看到的kperp^{-2}谱可能类似于数值MHD湍流的kperp^{-3/2}谱，在这个意义上，它们可以通过假设波动近似地被极化（排列）为惯性波（MHD的Alfven波）来解释。
2011-06-04 astro-ph.GA astro-ph.SR nlin.CD
Experimental Study of Energy Transfer by Inertial Waves During the Build up of Turbulence in a Rotating System
本文研究了旋转水筒中流体从静止到湍流的转变。我们表明，能量，注入在一个给定的高度，通过流体体积的惯性波包传输。这些波的传播速度与线性化理论计算的速度一致，即使它们具有很大的振幅。一个明确的“前”的能量功率谱的时间演变被检测到，定义了一个时间尺度的能量传输在系统中的线性波速度。模式之间的非线性能量传递由不同的时间尺度控制，该时间尺度可以比线性时间尺度长得多。这些观察结果表明，在旋转湍流场的能量分布和统计驱动的间歇性能源可能是不同的二维湍流中的逆能量级联所描述的。
2008-11-13 physics.flu-dyn
Turbulence in rotating Bose-Einstein condensates
本文研究旋转玻色-爱因斯坦凝聚体中的量子湍流，发现其与经典湍流根本不同，具有负温度态、各向异性耗散及非科尔莫戈罗夫标度，该标度与Vinen湍流相容，并归因于涡旋位置的无序性。
2025-04-23 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Rotating quantum turbulence in superfluid 4He in the T=0 limit
报道了在旋转容器中纯超流~ 4 He中的量子湍流观测结果。实施了大规模强迫（立方体容器的旋转振荡）和检测（监测离子沿旋转轴的传输）湍流的新技术。在轴向壁附近，随着强迫的增加，涡缠结的增长没有一个可观察到的阈值。这种纠缠逐渐发展成散装湍流的特征振幅的强迫，这取决于强迫频率和旋转速率。在较高的振幅下，总涡线长度迅速增加。在层流和湍流体状态下观察到惯性波的共振。在这种共振下，湍流出现在较小的强迫振幅下。
2012-09-24 cond-mat.other physics.flu-dyn
Spectral imbalance in the inertial range dynamics of decaying rotating turbulence
对具有轻微背景旋转的均匀衰减湍流的直接数值模拟表明，小尺度非线性能量级联及其耗散之间存在系统的和显著的不平衡。通过从一个统计稳定和充分发展的旋转湍流状态开始衰减，其中耗散和能量通量近似相等，数据显示两者之间的不平衡越来越大，直到当耗散约为能量通量的两倍时达到最大值。衰变过程中行为的这种二分法让人想起以前报道的非旋转湍流的非平衡和平衡区域[P.C.瓦伦特，J.C. Vassilicos，Phys. Rev. Lett. { \bf 108} 214503（2012）]。然而，注意，对于衰减的旋转湍流，耗散率的经典标度$ε\propto u'^3/L$（其中$u'$和$L$分别是均方根脉动速度和积分长度标度）在衰减期间似乎不成立，这可能归因于背景旋转对能量级联的影响。另一方面，最大能量通量在衰减的初始阶段保持缩放$Π_{max} \propto u'^3/L$，直到达到最大不平衡。
2016-10-17 physics.flu-dyn
On the decrease of intermittency in decaying rotating turbulence
在一个大的粒子图像测速（PIV）数据集的衰减旋转湍流实验中，分析了纵向速度结构函数$S_q(r) = < | δu (r) |^q > \sim r^{ζ_q}$的标度，直到$q=8$阶。二阶结构函数的指数，$ζ_2$，增加整个自相似衰变制度，埃克曼时间尺度。规范化的高阶指数，$ζ_q / ζ_2$，接近间歇性非旋转的情况下，在小的时间，但在较大的时间显示出显着的偏离，在一个时间尺度$Ω^{-1}$（$Ω$是旋转速率），虽然严格的非间歇性的线性规律$ζ_q / ζ_2 = q/2$没有达到。
2008-05-15 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
Experimental observation of the geostrophic turbulence regime of rapidly rotating convection
在行星和恒星内部，湍流对流和全球旋转之间的竞争控制着热量和示踪剂的传输，以及磁场的产生。这些物体在从弱旋转对流到快速旋转对流的“地转湍流”状态的动态状态下运行。然而，后一种状态在实验室中仍然难以捉摸，尽管在过去十年中，全世界都在努力设计更高的旋转对流单体。建立在最近的实验方法，对流是辐射驱动的，我们报告的热传输测量与此标度制度的定量协议，实验标度律进行验证对直接数值模拟（DNS）的理想化设置。实验和DNS的标度指数与地转湍流预报结果吻合较好。标度律的前因子大于先前理想化数值研究中诊断的前因子，指出热传输效率对热源和热汇的精确分布具有意想不到的敏感性，这在行星和恒星之间有很大差异。
2022-03-25 physics.flu-dyn
Quantifying resonant and near-resonant interactions in rotating turbulence
非线性三元相互作用是我们理解湍流的核心。在存在波的流动中，模式不仅必须在三元组中相互作用，而且它们的频率还必须满足一个额外的条件：主导能量传递的相互作用预计是共振的。我们推导出的方程，允许直接测量的实际程度的共振的每个三元组在湍流。然后，我们将该方法应用于旋转湍流的情况下，涡与惯性波共存。我们表明，对于一系列的波数，共振和近共振三和弦是占主导地位的，后者允许净能量转移到二维模式，否则将无法访问。结果与旋转湍流理论中经常采用的近似值吻合得很好，并与为解释这种流动中各向异性的发展而提出的参数不稳定性机制相一致。我们还观察到，至少对于这里研究的中等Rossby数，轻微的近共振和非共振三和弦在模式耦合中起着不可忽略的作用。
2016-08-29 physics.flu-dyn
Sustained Turbulence in Differentially Rotating Magnetized Fluids at Low Magnetic Prandtl Number
我们第一次表明，持续的湍流是可能的，在低磁普朗特数的开普勒流没有平均磁通量。我们的结果表明，增加垂直畴的大小相当于增加能量注入尺度和耗散尺度之间的动力学范围。这对各种低普朗特数的差动旋转系统如原恒星盘和实验室实验具有重要意义。
2016-09-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Finite Vertical Windows: Seeing Only Part of the Picture in Rotating Turbulence
研究通过高分辨率测量快速旋转流体中的三维湍流，发现湍流中二维和三维成分在不同频率范围主导，这一分离依赖于测量的垂直跨度，挑战了纯二维流体概念在旋转湍流理论中的使用。
2026-04-13 physics.flu-dyn
The decay of Batchelor and Saffman rotating turbulence
已知各向同性和均匀湍流的衰减速率受初始扰动的大尺度谱的影响，与冯·卡门-豪沃思方程的至少两个典型的自保持解相关：所谓的巴彻勒谱和萨夫曼谱。长程相关在各向异性流衰减中的影响还不太清楚，最近有人提出旋转湍流的衰减率可能与初始扰动的大尺度谱无关。我们分析了具有初始能谱$\sim k^4$（巴彻勒湍流）和$\sim k^2$（萨夫曼湍流）的自由衰减旋转湍流的数值模拟，并表明，虽然无法识别总能量的自相似衰减，但衰减确实受到远程相关性的影响。在每种情况下，二维和三维模式的衰减遵循不同的幂律，这与各向异性冯卡门-豪沃思方程的预测一致，并与各向异性积分量守恒的流动演变。
2012-07-12 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Rotating Rayleigh-Taylor turbulence
采用Oberbeck-Boussinesq近似，对旋转参考系中的湍流Rayleigh-Taylor系统进行了直接数值模拟。在理论论证的基础上，我们的模拟支持，我们表明，Rossby数随时间的推移而减少，因此，科里奥利力变得更加重要，因为系统的发展，并产生许多影响瑞利-泰勒湍流。我们发现，旋转降低了湍流速度波动的强度，因此温度混合层的增长率。此外，在存在旋转的情况下，发现势能到湍流动能的转换是不太有效的，并且热传递的效率降低。最后，在混合层的演变过程中，我们观察到的气旋反气旋不对称的发展。
2017-05-15 physics.flu-dyn
A novel subcritical transition to turbulence in Taylor-Couette flow with counter-rotating cylinders
在泰勒-库埃特流中，向湍流的转变通常通过一系列的超临界分叉发生，逐渐变得更加复杂，但仍然稳定。我们描述了一个亚临界层流湍流过渡的轴向纵横比为$Γ=5.26$和半径比为$η=0.905$的系统中的不稳定的中间状态介导的反旋转制度。在这种情况下，流动可视化实验和数值模拟表明，中间状态对应于具有互穿螺旋的非周期性流动。此外，在返回到方位角对称的层流之前，从湍流的反向过渡首先导致相同的中间状态，该中间状态现在是稳定的。时间分辨层析粒子图像测速技术被用来表征实验流，这些测量比较有利的直接数值模拟与轴向边界条件相匹配的实验。
2019-09-03 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
Rapidly rotating radiatively driven convection: experimental and numerical validation of the `geostrophic turbulence' scaling predictions
本研究通过实验和直接数值模拟验证了快速旋转辐射驱动热对流在'地转湍流'区域的热传输、温度涨落、流速和流动结构标度预测，证明其是观察地球物理和天体物理扩散无关对流区域的有效实验装置。
2024-10-11 physics.flu-dyn
Generation of large-scale vorticity in rotating stratified turbulence with inhomogeneous helicity: mean-field theory
本文讨论了具有非均匀动力螺旋度的旋转密度分层发展湍流中大尺度涡量产生的平均场论。我们指出，大尺度非均匀流动是由密度分层旋转湍流和均匀动力螺旋度的联合作用或旋转不可压湍流和非均匀动力螺旋度的联合作用产生的。这些效应导致大尺度剪切的形成，并且由于大尺度剪切和雷诺应力诱导的平均涡量的产生的组合效应，其与小尺度湍流的相互作用又引起大尺度不稳定性的激发（称为涡量发电机）。后者是由于大尺度剪切对雷诺应力的影响。快速旋转抑制了这种大规模的不稳定性。
2018-05-13 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Direct measurement of energy transfer in strongly driven rotating turbulence
The Hebrew University（希伯来大学）
本研究通过向强驱动旋转湍流中短暂突增能量注入的方式，在实空间、频域、波数空间三个域测量能量传递规律，发现惯性波在该体系能量逆级联中起关键作用，相关结果有别于弱驱动湍流的已有结论。
2024-04-30 physics.flu-dyn
SPH simulations of turbulence in fixed and rotating boxes in two dimensions with no-slip boundaries
本文用粒子方法SPH研究了二维固定和旋转箱中的衰减湍流。边界由边界力粒子确定，湍流由一组高斯涡引发。在固定盒的情况下，我们恢复Clercx和他的同事使用高精度光谱方法和实验获得的结果。我们的结果固定盒也在密切的协议与Monaghan 1和Robinson和Monaghan 2使用SPH。无滑动、方形、固定边界中衰减湍流的一个特征是，由于边界上粘性应力对流体的反应，流体的角动量随时间变化。我们发现，当盒子被允许自由旋转，使盒子和流体的总角动量是恒定的，在流体的角动量的变化是一个因素~ 500小于是固定的盒子的情况下，和最终的涡度分布是不同的。我们还模拟了小Rossby数和大Rossby数情况下盒子被迫旋转时湍流的行为，并且湍流与以前一样由高斯涡引发。如果在湍流开始后保持盒子的旋转，我们发现在旋转坐标系中，动能、拟能和涡结构的衰减对盒子的角速度不敏感。另一方面，如果在湍流开始后允许盒子自由旋转，则演化的涡结构完全不同。
2012-02-14 physics.flu-dyn
Route of hydrodynamic turbulence in rotating shear flow: Secondary perturbation triggers growing eigenmodes through the elliptical instability
旋转剪切流中的流体动力学湍流的起源是一个很大的难题，如包含科里奥利力的平面Couette流。虽然流动在实验室实验中经常表现出湍流，但根据线性扰动理论，它应该总是稳定的。我们表明，二次扰动的主要扰动流触发椭圆不稳定性在这样的系统，因此指数增长的本征模。这一结果在天体物理学和天体物理学中有直接的应用，因为天体物理学和天体物理学经常表现出具有开普勒角动量分布的湍流。我们解决了这样的开普勒流，这是类似于旋转库埃特流的湍流的起源。
2005-08-31 astro-ph cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
Analytical theory of forced rotating sheared turbulence. The Parallel case
研究了旋转和剪切流作用下的强迫湍流。在以前的论文中[Leprovost和Kim，PRE in press（2008）]，我们考虑了剪切和旋转垂直的情况。在这里，我们考虑平行旋转和剪切的互补情况下，阐明旋转和流动剪切如何影响剪切流的产生（例如能量级联的方向），湍流水平，颗粒和动量的传输。与旋转和剪切垂直的情况相比，我们发现旋转仅对非常快速的旋转（$Ω\gg \A$）影响湍流振幅，在这种情况下，由于剪切流，旋转略微降低了各向异性。此外，关于湍流的输运性质，我们发现旋转只影响粒子的输运，并且只对快速旋转产生影响，导致几乎各向同性的输运（而在垂直旋转和剪切的情况下，即使对于缓慢旋转，旋转也有利于各向同性的输运）。
2008-10-08 physics.flu-dyn
Sign cancellation and scaling in the vertical component of velocity and vorticity in rotating turbulence
我们研究了旋转湍流的速度和涡度的笛卡尔分量、螺旋度和垂直平均场分量的符号变化和标度律。分析所需的数据是通过旋转湍流的高分辨率直接数值模拟提供的，这些湍流具有不同的强迫函数，网格点多达1536^3个，雷诺数在~1100和~5100之间，适度的Rossby数在~0.06和~8之间。当旋转可以忽略不计时，速度的所有笛卡尔分量都显示出类似的缩放，与预期的各向同性流一致。然而，在旋转的存在下，只有场的垂直分量显示出清晰的标度律，在无限雷诺数的极限下可能存在符号奇异性的证据。速度的水平分量是平滑的，并且对于任意小的尺度不显示快速波动。垂直速度和涡度，以及垂直平均的垂直速度和涡度，在误差条内显示出相同的比例，与预测这些量具有相同的动力学方程非常强的旋转的理论一致。
2013-06-04 physics.flu-dyn
Emergence of isotropy in rotating turbulence of Bose-Einstein condensates
本文利用耗散Gross-Pitaevskii模型研究玻色-爱因斯坦凝聚体中旋转湍流的演化，发现湍流状态下不可压缩动能呈现较弱各向异性并具有$k_z^{-2.5}$标度，而可压缩动能则表现出各向同性。
2024-03-18 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Rotating helical turbulence. Part I. Global evolution and spectral behavior
我们给出了两个1536^3旋转湍流直接数值模拟的结果，其中能量和螺旋度都通过外部强迫注入流中。在旋转的存在下，在各向同性和均匀湍流中观察到的能量和螺旋度向较小尺度的双重级联被打破，现在与能量和螺旋度的直接级联共存的能量的逆级联的发展。在直接级联区，低Rossby数时螺旋度通量占主导地位。这些级联对流量的统计有几个结果。全球数量的演变和能量和螺旋度谱的研究，并在不同的雷诺数和Rossby数在较低的分辨率与模拟进行比较，以确定标度律。
2009-09-07 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Cascades and dissipation ratio in rotating MHD turbulence at low magnetic Prandtl number
提出了旋转和外加磁场共同作用下各向同性磁流体动力学湍流的现象。假设三重相关衰减时间在涡旋翻转时间和与旋转频率和Alfvén波周期相关联的时间之间是最短的。对于$Pm=1$，它导致了四种分段谱，这取决于四个参数，能量注入率，磁扩散率，旋转速率和外加磁场。本文采用磁流体湍流的壳模型（包括旋转和外加磁场），给出了$Pm \le 1$的谱，以及磁耗散和粘性耗散的比值。
2010-10-15 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Thermalized Abrikosov lattices from decaying turbulence in rotating BECs
该研究针对旋转玻色-爱因斯坦凝聚体的旋转湍流长时间衰减，通过数值模拟发现旋转速率提升会引发系统动力学转变，最终形成有限温度热化态的Abrikosov晶格。
2022-08-29 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn quant-ph
On the energy spectrum of rapidly rotating forced turbulence
在本文中，我们调查的统计特征的充分发展，强制，快速旋转，{湍流}系统使用数值模拟，和模型{的}能量{频谱}，{拟合}以及与数值数据。在大于Kolmogorov耗散波数的波数（$k$）中，能量被分布为使得适当无量纲化的能谱是${\bar E}({\bar k})\approx \exp(-0.05{\bar k})$，其中上条表示适当无量纲化。{For当波数小于强迫波数时，水平面上的能量远大于垂直旋转轴上的能量。{For}这样的波数，我们发现，各向异性能谱，$E(k_\perp,k_\parallel)$遵循幂律标度，$k_\perp^{-5/2}k_\parallel^{-1/2}$，其中“$\perp$”和“$\parallel$”分别指的是垂直和平行于旋转轴的方向，这一结果是在与Kuznetsov-Zakharov-Kolmgorov谱的弱惯性波湍流理论预测的旋转流体。
2018-10-16 physics.flu-dyn
Geometrical statistics of the vorticity vector and the strain rate tensor in rotating turbulence
我们报告的结果的涡矢量的几何统计从实验中获得的电磁强迫旋转湍流。旋转速率$Ω$的范围被认为是从非旋转到快速旋转的湍流，最大背景旋转速率为$Ω=5$ rad/s（Rossby数远小于1）。通常，在我们的实验中，${\rm{Re}}_λ\approx 100$。测量体积位于底部边界层上方的流体容器的中心，其中对于非旋转情况，湍流可以被认为是局部统计各向同性和水平均匀的，参见van Bokhoven等人，Phys. Fluids 21，096601（2009）。基于全套的速度导数，在拉格朗日的方式测量的3D粒子跟踪测速仪，我们已经能够量化统计系统旋转对几个流动特性的影响。实验结果显示了湍流是如何从几乎各向同性的三维湍流（$Ω\lesssim 0.2$ rad/s）演变为准二维湍流（$Ω\approx 5.0$ rad/s）的，以及这是如何通过几个统计量来反映的。特别地，我们研究了涡度矢量相对于局部应变率张量的三个本征矢量和相对于涡拉伸矢量的取向。此外，我们已经量化了系统旋转的自放大项的拟能和应变率方程的作用和这些演化方程的背景旋转的直接贡献。的主要影响是极端事件的强烈减少和相关的（强）减少偏度的PDF的几个数量，如，例如，中间特征值的应变率张量和拟能自放大项。
2013-12-17 physics.flu-dyn
Multi-particle Lagrangian statistics in homogeneous rotating turbulence
地球物理流动通常是湍流，并受到旋转。这种旋转改变了湍流的结构，因此预计会明显影响其拉格朗日性质。在这里，我们调查的相对色散和几何的对，三元组和四元组在均匀旋转湍流，通过使用直接数值模拟在不同的旋转速率。对分散被证明是在垂直方向上（沿旋转轴）比在水平方向上更快。在很长的时间内，在泰勒状态下，这是由于与水平速度分量相比，垂直速度分量的去相关较慢。在短时间内，在弹道制度，这一结果可以通过考虑对不同的方向在释放时间来解释，是欧拉二阶函数的各向异性的签名。旋转也增强了在均匀和各向同性湍流中也存在的三元组和四元组的畸变。特别是，在长时间内，四分体的扁平化随着旋转速率的增加而增加。的最大尺寸的三分体和四分体示出优先与旋转轴对齐，与我们的观察对。
2023-02-24 physics.flu-dyn
Large Scale Features of Rotating Forced Turbulence
用摄动理论研究了随机各向同性不可压缩无界旋转流体的大尺度特征。在一阶的随机力的振幅和角速度，我们发现两种类型的修改的流体运动方程。第一个修正将分子剪切粘度转换为（与旋转无关的）有效粘度。第二个扰动修正导致了一个新的大尺度非耗散力，它与慢旋转区域中的流体角速度成正比。该有效力不做净功，并且改变了在流体中传播的惯性波的色散关系。这两种动态产生的修正都可以用牛顿流体的最一般的轴对称"粘度张量“的某些分量来确定。
2003-01-29 astro-ph cond-mat nlin.CD
On self-sustaining processes in Rayleigh-stable rotating plane Couette flows and subcritical transition to turbulence in accretion disks
开普勒吸积盘中的亚临界湍流转变仍然是一个有争议的问题，为了确定这种情况是否为非磁化吸积盘中角动量输运的起源提供了一个合理的解释，需要一些理论上的进展。受线性稳定非旋转剪切流中精确非线性定常自维持解的最近发现的启发，我们试图计算Rayleigh稳定旋转平面Couette流中的类似解，并结合非线性延拓方法和渐近理论来识别这种流中的转捩机制。我们得到精确的非线性解决方案瑞利稳定的气旋制度，但它是不可能的计算解决方案瑞利稳定的反气旋制度，包括开普勒流，使用类似的技术。我们还提出了这些各种问题的渐近描述在大雷诺数，提供了一些洞察非旋转和瑞利稳定的反气旋制度之间的差异，并推导出一些必要条件的机制类似于非旋转的自我维持的过程中存在的流的瑞利线。我们的研究结果表明，亚临界转变机制不能识别壁界瑞利稳定的反气旋剪切流的亚临界转变的现象，直接转置在气旋和非旋转壁界剪切流。然而，渐近的发展，留下开放的可能性，非线性自我维持的解决方案可能存在于无界或周期性流的瑞利线。这些可以作为一个起点，发现解决方案，瑞利稳定的流动，但非线性稳定性的开普勒吸积盘仍有待确定。
2006-12-07 astro-ph nlin.CD 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
Rotating quantum wave turbulence
旋转湍流在自然界中普遍存在。以前的工作表明，这样的湍流可以被描述为一个合奏的相互作用的惯性波在很大范围内的长度尺度。对于宏观量子凝聚体中的湍流，大尺度下的准经典动力学和相应的小尺度下的动力学之间的过渡的性质仍然是一个悬而未决的问题，其中涡量的量子化是必不可少的。在这里，我们扩展的波驱动的湍流旋转量子流体的频谱扩展到微观尺度的量子涡旋上的开尔文波的范例。我们激发惯性波在最大规模的周期性调制的角速度和观察耗散无关的能量转移到较小的尺度和最终发病的难以捉摸的开尔文波级联在最低温度。我们进一步发现，能量被泵送系统通过一个边界层不同于经典的埃克曼层，并支持我们的观察与数值模拟。我们的实验证明了一种新的制度，在量子流体中的湍流运动的涡旋重联的作用可以忽略不计，从而剥离的经典和量子制度之间的过渡湍流到其裸露的骨头。
2022-03-22 cond-mat.other physics.flu-dyn
Evidence of the Zakharov-Kolmogorov spectrum in numerical simulations of inertial wave turbulence
旋转湍流通常被认为是由地转涡主导的，地转涡沿着旋转轴是不变的，并经历逆级联。然而，它最近被证明可以维持完全三维的状态，并具有降尺度的能量级联。在这封信中，我们调查的三维旋转湍流的统计特性的直接数值模拟的手段，在一个三重周期的盒子，地转涡是专门阻尼。由此产生的湍流是一种惯性波湍流，其验证了Galtier（Phys. Rev. E，68，2003）解析导出的Zakharov-Kolmogorov谱，从而提供了三维各向异性波的波湍流理论的相关性的数值证明。最后，我们表明，相同的强迫导致无论是地转或波湍流取决于初始条件。因此，我们的研究结果带来了进一步的证据，双稳定性旋转湍流。
2020-11-10 physics.flu-dyn
Direct and inverse energy cascades in a forced rotating turbulence experiment
我们提出了一个统计稳定的旋转湍流实验中的双级联的动能的实验证据。湍流是由一组垂直襟翼产生的，这些襟翼不断地向旋转水箱的中心注入速度波动。能量转移的两点三阶三分量速度结构函数，我们使用立体粒子图像测速仪在旋转框架中测量评估。在没有整体旋转的情况下，能量从大尺度转移到小尺度，就像在经典的三维湍流中一样。在非零转速下，水平动能呈现出双重级联：小尺度下为正级联，大尺度下为逆级联。相比之下，垂直动能总是从大尺度转移到小尺度，这种行为让人想起二维湍流中被动标量的动力学。在最大旋转速率的流动几乎是二维的，和一个纯粹的逆能量级联被发现的水平能量。为了描述按尺度的能量收支，我们考虑将Kármán-Howarth-Monin方程推广到非均匀湍流，其中能量输入被明确地描述为从襟翼通过进行测量的控制体积表面的湍流能量平流。
2014-12-12 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Interplay of waves and eddies in rotating stratified turbulence and the link with kinetic-potential energy partition
本文采用世界一流的直接数值模拟方法，使用多达$3072^3$网格点，研究了稳定分层旋转流中波与涡的相互作用。引人注目的是，我们发现，从涡波为主的动力学的转变发生在波数$k_R$不依赖于雷诺数，这表明波和涡模式之间的能量分配是不敏感的发展湍流在较小的尺度。我们还表明，$k_R$是可比的波数在动能和潜在的模式之间的交流稳定在接近均分，强调势能的作用，如在大气和海洋中所示。此外，$k_R$变化的弗劳德数的倒数所解释的缩放预测建议，与最近的观测和建模的中间层，低热层和海洋。
2015-11-11 physics.flu-dyn
