Dimensional regimes in Kolmogorov Flow
Universidad de San Andrés（圣安德烈斯大学）；Departamento de Física, Universidad de Buenos Aires（布宜诺斯艾利斯大学物理系）；CONICET（阿根廷国家科学研究委员会）
研究Kolmogorov流在不同雷诺数下的维度特性，发现大尺度运动饱和后小尺度主导动力学活动，维度随强迫波数线性增长。
2026-02-09 physics.flu-dyn
Simple invariant solutions embedded in 2D Kolmogorov turbulence
我们认为长时间的模拟二维Kolmogorov湍流体强迫$\sin4y \ex$上的环面$(x,y) \in [0,2π]^2$提取简单的不变集或“确切的经常性流动”嵌入在这个湍流的目的。每一个经常性的流动代表了一个持续的封闭循环的动力学过程的基础上的湍流。这些被用来重建的湍流统计的精神，周期轨道理论推导出某些类型的低维混沌。该方法被认为是合理的成功，在一个低的强迫值的流量接近，但不完全在其渐近（强）湍流制度。在这里，共有50个经常性的流量被发现与大部分埋在相空间的一部分，最人口的湍流引起的能量和耗散概率密度函数的良好再现。然而，在较高的强迫振幅，现在在渐近湍流制度，产生的湍流数据集证明不够长，产生足够的经常性流动，使可行的预测。尽管如此，一般的方法似乎有希望提供足够的模拟数据是可用的，因为它是开放的广泛的自动化和自然生成动态重要的精确的解决方案的流动。
2012-07-19 nlin.CD physics.flu-dyn
A catalog of exact steady states in Kolmogorov flow
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文在Kolmogorov流的典型参数区域（Re=40，方形域，k=4）中，提供了8952个精确稳态的目录，这些解为湍流和瞬态动力学提供了固定星座信息。
2026-09-24 nlin.CD physics.flu-dyn
A quadratic Reynolds stress development for the turbulent Kolmogorov flow
本文采用直接数值模拟的方法研究了周期区域内受低单波数正弦力作用的三维湍流Kolmogorov流动，即纳维-斯托克斯方程。这个经典的模型系统是各向异性和非均匀流体动力学湍流的实现。检查了Boussinesq的涡流粘度线性关系，发现在系统体积的一半以上大致有效。一个更一般的非线性二次雷诺应力的发展，提出和它的参数估计在不同的泰勒尺度为基础的雷诺数在流动中的值200。强迫与不同的形状，这里选择高斯的情况下，被认为是与正弦强迫的差异被强调。
2021-09-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Stabilizing two-dimensional turbulent Kolmogorov flow via selective modification of inviscid invariants
本文通过选择性修改能量和拟涡能的时间变化率，自主引入附加驱动，将受恒定外力驱动的二维湍流 Kolmogorov 流稳定为非平凡稳态，并有效抑制反向能量级串，所得稳态接近原系统的不变解。
2023-12-04 physics.flu-dyn
Derivation of the Kolmogorov-Zakharov equation from the resonant-averaged stochastic NLS equation
本文提出了一种新的推导方法，导出了具有随机强迫的弱非线性薛定谔方程的Kolmogorov-Zakharov（KZ）型动力学方程。作为一个双重限制程序的结果，得到的动力学方程。首先，我们考虑一个有限盒子上的方程与周期性边界条件，并发送非线性和强迫的大小为零，而时间相应地重新缩放;然后，盒子的大小被发送到无穷大（与适当的重新缩放的解决方案）。我们在这里报告的第一个限制程序的结果，在arXiv：1311.6793中进行了严格的分析，并显示了第二个限制如何导致光谱的动力学方程，如果接受一些进一步的假设（通常采用弱湍流理论）。最后，我们展示了如何从这些方程导出KZ谱。
2013-12-26 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Non-Kolmogorov cascade of helicity driven turbulence
我们求解了有两个同时强迫的纳维-斯托克斯方程。一个强迫作用在给定的大尺度上，它注入能量。另一个强迫作用在惯性范围内的所有尺度上，并注入螺旋度。用这种方法，我们可以改变湍流螺旋度的程度，从非螺旋到最大螺旋。我们发现，增加螺旋度注入率不会改变能量通量。另一方面，总能量的水平大大增加，能谱变得更陡。能谱范围从非螺旋湍流的Kolmogorov标度律$k^{-5/3}$到最大螺旋湍流的非Kolmogorov标度律$k^{-7/3}$。在后一种情况下，我们发现湍流的特征时间不是周转时间，而是基于螺旋度注入率的时间。我们还分析了螺旋模式分解的结果。对于一个最大的螺旋湍流的一种类型的螺旋模式被发现是更有力的比其他一个，由几个数量级。能量最高的螺旋模式的能量级联是由两个通量之和产生的。一个通量是负的，可以用抽取模型来理解。然而，这种负通量不足以导致逆能量级联。实际上，涉及能量最小类型的螺旋模式的其他通量是正的，并且是最大的。能量最小的螺旋模式是必不可少的，不能忽略。
2015-09-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Period-Doubling Route to Chaos in Viscoelastic Kolmogorov Flow
本文数值研究了粘弹性流体二维周期平行剪切流，发现足够大弹性下产生的行波会经历一系列倍周期分岔最终通向混沌，揭示了纯弹性湍流的转变机制。
2025-03-03 physics.flu-dyn
Dynamics of reversals and condensates in 2D Kolmogorov flows
我们提出了直接数值模拟的不同的二维流态产生的恒定的空间周期性强迫平衡的粘性耗散和大规模的阻力与无量纲阻尼率$1/Rh$。对强迫的线性响应是反向旋转涡的$6\times6$正方形阵列，当雷诺数$Re$或$Rh$较小时，该阵列是稳定的。在识别序列的分叉，导致一个空间和时间的混沌政权的流动时，$Re$和$Rh$增加，我们研究了不同的湍流政权之间的过渡观察到大$Re$通过改变$Rh$。在大尺度阻力消失的极限（$Rh$大），箱尺度（凝聚态）的大尺度环流是主要模式。当$Rh$减小时，凝结体变得不稳定，并产生两个符号相反的大尺度环流之间的随机反转。当$Rh$进一步减小时，大尺度速度的概率密度函数为双峰分布，连续分叉为高斯分布。
2014-12-16 physics.flu-dyn
Two-dimensional turbulence above topography: condensation transition and selection of minimum enstrophy solutions
本文研究地形上二维湍流的凝聚相变，推导出最小拟能变分问题的凝聚分支解，并用DNS定量验证了能量阈值触发的超临界与亚临界分岔，为确定强迫-耗散流动的平衡态提供了变分方法。
2024-06-08 physics.flu-dyn
Bifurcations of a large scale circulation in a quasi-bidimensional turbulent flow
本文报道了在空间周期强迫作用下，在湍流上形成的大尺度环流分叉的实验研究。在简短地描述了如何通过一系列的对称性破缺分叉的流动变得湍流，我们专注于我们的研究中发生的湍流制度的过渡。它们与大尺度流的振幅的概率密度函数（PDF）的形状的变化有关。我们讨论这些分叉的性质，以及如何建模的PDF的形状。
2016-11-05 physics.flu-dyn
Subcritical dynamo bifurcation in the Taylor Green flow
我们报告直接数值模拟发电机产生的流量使用泰勒-格林强迫。我们发现该分岔是次临界的，并给出了其分岔图。我们将相关的滞后行为与由洛伦兹力的作用引起的流体力学变化联系起来。我们展示了发电机磁场的几何形状，并讨论了如何发电机过渡时，可以诱导的外部场施加到流。
2007-07-24 astro-ph physics.flu-dyn
Surface-wave Doppler velocimetry in a liquid metal: inferring the bifurcations of the subsurface flow
我们介绍了一种基于发射器和接收器之间传播的表面波的多普勒频移的测速技术。在尺度分离的波长和规模的流量之间的限制，我们推导出地下流量和测量的发射器和接收器之间的相移之间的直接连接。由于其易于实现和高灵敏度，这种方法是有用的，以检测液体金属流中的小速度，其中声学和光学方法仍然具有挑战性。作为一个例子，我们研究了Galinstan的Kolmogorov流的Hopf分支。
2017-10-06 physics.flu-dyn
Sub critical transition to turbulence in three-dimensional Kolmogorov flow
我们研究了三维周期域上的Kolmogorov流，其纵横比固定为1。本文用能量法给出了层流剖面线性稳定性的简明证明。由于在足够高的雷诺数下观察到湍流运动，因此我们期望层流的吸引域以简单不变解的稳定流形为界。我们展示了一个这样的边缘状态是一个平衡的空间结构，让人想起在平面Couette流中发现的，最大的空间尺度上的流向辊。当跟踪边缘状态时，我们发现在有限雷诺数下，存在一个上分支解和一个下分支解，它们在鞍结分岔中汇合。
2015-12-08 physics.flu-dyn
Statistical Equilibrium of Large Scales in Three-Dimensional Hydrodynamic Turbulence
我们研究实验三维（3D）的水动力湍流尺度大于强迫尺度。我们设法执行强制规模和容器的大小之间的尺度分离，通过使用厘米磁性粒子注入能量到流体中。我们测量流体速度场的统计尺度大于强迫尺度（能谱，速度分布和能通量谱）。特别是，我们表明，大规模的动态统计平衡，可以描述与有效的温度，虽然不是孤立的湍流Kolmogorov级联。在大尺度区域，能流平均为零，但表现出强烈的时间波动。我们的工作为用平衡态统计力学来描述三维湍流的大尺度性质铺平了道路。
2022-07-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Dynamical pattern formations in two dimensional fluid and Landau pole bifurcation
本文提出了一种分析二维无粘Kolmogorov剪切流的渐近动力学的唯象理论。该理论提供的相图与数值观测结果定性一致，其中包括取决于域的纵横比和扰动的大小的三个阶段：稳定的剪切流，静止的偶极子，和四个行进的旋涡。该理论是基于精确的线性化方程的无粘阻尼的研究和非线性效应的分析。特别是，我们表明，主导的朗道极点控制的无粘阻尼进行分叉，这有重要的后果的渐近命运的扰动。
2014-01-27 physics.flu-dyn
An update on the double cascade scenario in two-dimensional turbulence
本文在一组直接数值模拟的基础上讨论了均匀、各向同性、二维湍流的统计特征，这些数值模拟的分辨率达到了前所未有的$32768^2$。通过迫使系统在中间尺度，狭窄，但明确的惯性范围发展的逆和直接级联的两个柯尔莫哥洛夫定律的结构功能，第一次，同时观察到。逆级联谱被发现是一致的Kolmogorov-Kraichnan预测，是强大的方面存在的拟能通量。直接级联被发现是更敏感的有限尺寸效应：光谱的指数有一个修正方面的理论预测，通过增加分辨率消失。
2010-06-21 nlin.CD 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
Buckling activated translation of encapsulated microbubbles
本文通过分岔分析与动力学模拟，研究了初始形状缺陷对封装微泡在声激励下后屈曲及平移行为的影响，揭示了微泡沿凹陷方向平移的机制，并指出平移速度取决于壳层弹性与激励频率，为超声驱动微游泳器在药物递送中的应用提供了理论依据。
2025-08-08 physics.flu-dyn
Zonal jets at the laboratory scale: hysteresis and Rossby waves resonance
行星流中纬向喷流的动力学、结构和稳定性仍然知之甚少，特别是在与小尺度湍流的耦合方面。在这里，我们使用实验方法来解决纬向急流的形成和长期演变的问题。一个强大的和均匀的地形$β$ -效果是在一个充满水的旋转罐内获得的抛物面流体自由的上表面结合一个专门设计的底板。小规模的湍流强迫是通过循环水通过底部的坦克。时间分辨PIV测量揭示了流动的自组织成多个带状射流具有强烈的瞬时签名。我们确定了两个政权之间的射流的强迫强度的亚临界分岔。在第一种状态下，射流是稳定的，振幅较弱，并直接受局部雷诺应力的影响。在第二个中，我们观察到高能量和动态射流的宽度大于强迫尺度。准地转近似的基础上的分析模型表明，这种亚临界分岔的直接强迫Rossby波和背景纬向流之间的共振的结果。
2020-08-24 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Chaos and information in two dimensional turbulence
通过对二维不可压均匀各向同性湍流的数值模拟，研究了最大李雅普诺夫指数、Kolmogorov-Sinai熵和吸引子维数的标度行为.最大李雅普诺夫指数的缩放被发现是在良好的协议与尺寸的预测。对于Kolmogorov-Sinai熵和吸引子维数的情况下，简单的维预测被发现是不够的。依赖于系统的大小和强迫长度尺度被发现，这表明非普遍的行为。本文还讨论了这些结果对大气可预报性的适用性。
2020-05-27 cond-mat.other nlin.CD physics.flu-dyn
A sufficient condition for the Kolmogorov 4/5 law for stationary martingale solutions to the 3D Navier-Stokes equations
我们证明了统计定常鞅解的三维Navier-斯托克斯方程的$\mathbb{T}^3$受到白色的时间（彩色的空间）强迫满足Kolmogorov 4/5定律（在平均意义上，在适当的惯性范围内），只使用假设的动能是$o(ν^{-1})$作为$ν\rightarrow 0$（其中$ν$是逆雷诺数）。这起着弱反常耗散的作用。没有能量平衡或额外的规律性被假定（除了满足所有的鞅解从能量不等式）。如果力是统计齐次的，则任何齐次鞅解都满足空间逐点球平均4/5律。在惯性范围内近似各向同性的附加假设给出了传统版本的柯尔莫哥洛夫定律。我们证明了一个必要条件，证明能量平衡和额外的定量规律性估计$ν\rightarrow 0$意味着4/5定律（或任何类似的标度律）不能成立。
2018-03-26 math.AP physics.flu-dyn
Probing quantum and classical turbulence analogy through global bifurcations in a von Kármán liquid Helium experiment
我们报告测量的耗散在超流氦高雷诺数冯卡门流（SHREK）实验不同的强制条件下，通过一个制度的全球滞后分岔。我们的宏观测量表明经典流体和超流政权之间没有明显的差异，从而提供了相同的耗散异常和响应的不对称性的流体和超流政权的证据。在后一种情况下，对滞后周期随雷诺数变化的详细研究支持了这样的观点：（i）在这种封闭流动中，经典湍流分叉态的稳定性部分地受耗散尺度的控制，（ii）在这些温度（1.6K）下，正常和超流分量被锁定在耗散长度尺度之内。
2014-01-31 physics.flu-dyn
Drag enhancement in a dusty Kolmogorov flow
悬浮在流体中的颗粒施加反馈力，可以显著影响流动，改变湍流阻力和速度波动。我们研究的欧拉双向耦合模型的框架中，颗粒比载体流体重的颗粒引起的流动调制，其中颗粒由可压缩的速度场传输的连续密度表示，与流体相交换动量。我们实现的湍流Kolmogorov流，一个简化的设置，允许研究的动量平衡和湍流阻力在没有边界的直接数值模拟模型。我们发现，平均流的振幅和湍流强度的减少，通过增加颗粒质量负荷与随之而来的摩擦系数的增强。令人惊讶的是，湍流抑制对于较小惯性的颗粒更强。我们理解这样一个结果，通过映射方程的尘埃流，在极限的惯性消失，牛顿流与有效的迫使减少流体密度的增加，由于颗粒的存在。我们还讨论了由湍流电泳产生的负反馈，它减轻了颗粒，特别是具有较大惯性的颗粒对湍流的影响。
2020-06-16 physics.flu-dyn
Influence of Reynolds number and forcing type in a turbulent von Kármán flow
本文详细研究了湍流vonKármán旋流中的全局分岔。在该系统中，当雷诺数增加到湍流过渡以上时，统计稳定状态逐渐显示滞后行为。我们详细研究这种滞后使用不对称强迫条件-旋转叶轮在不同的速度。对于非常高的雷诺数，我们研究的滞后周期的敏感性-使用互补粒子图像测速（PIV）和全球机械测量-强迫性质，施加扭矩或速度的叶轮。新的平均状态，显示多个准稳态和负微分响应，实验观察到在转矩控制。一个简单的类比与电路进行了解多稳定性和负响应之间的联系。该系统相比，其他类似的“散装”系统，了解负微分响应的一些相关成分，并在热力学的框架内研究远程相互作用系统。最后将实验结果与相关的Rayleigh-Bénard湍流问题进行了比较。
2014-05-05 physics.flu-dyn
The conditional Lyapunov exponents and synchronisation of rotating turbulent flows
本文数值研究了周期盒子中旋转湍流的主从耦合同步，发现同步阈值$k_c$强烈依赖强迫方案，并揭示了条件Lyapunov指数与Lyapunov向量能谱在同步机制中的关键作用。
2023-12-29 physics.flu-dyn
Renormalized flow theory of wave turbulence: Kolmogorov-Zakharov spectra as emergent asymptotic states
Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Instituto de Investigación Sanitaria Hospital 12 de Octubre (Imas12)（马德里12月医院卫生研究所）；Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Cuajimalpa（墨西哥自治都市大学夸希马尔帕分校）
本文提出了一种连续的重整化流理论，用于描述弱波湍流在频谱频率空间中的行为，通过有限级联结构构建惯性区间，并揭示Kolmogorov-Zakharov谱作为渐近常流标度态的出现机制。
2026-04-24 physics.flu-dyn
Quasi-Periodic Intermittency in Oscillating Cylinder Flow
本文对圆柱绕流周期性强迫流动引起的流体动力学进行了计算分析，分析了强迫频率远低于等流速条件下vonK {á} rm {á} n涡脱落频率的情况。通过使用Koopman模式分解方法，我们找到了一个新的规范型方程，扩展了经典的Hopf分岔规范型的时间依赖项的雷诺数接近的Hopf分岔值。标准形式描述了一个可观测的动力学，并具有一个使状态倍增的强迫（控制）项，因此是一个参数-即不是一个加性-强迫效应。我们发现，在这种制度的流动的动态特征是由交替的静态和强振荡行为的实例，这种模式持续无限期。此外，相关的Koopman算子的频谱具有准周期的功能。我们建立了这种现象的理论基础-我们命名为准周期间歇性-使用新的正常形式模型，并表明动态是由流动的不稳定的不动点和稳定的极限环之间的振荡的趋势的非强迫流动。准周期不稳定性现象的特征还在于正的时间李雅普诺夫指数，在很长一段时间内，渐近接近零。
2016-09-20 physics.flu-dyn
Characterization of micro-Capsules Deformation in Branching Channels
本文研究了惯性胶囊进入微流体分岔的动力学行为。流体演化的基础上的解决方案的BGK -格子玻尔兹曼计划，包括一个强制项占浸没的几何形状。动态浸没边界强制策略被采用施加无滑移边界条件上移动的可变形或刚性结构，而在固定的浸没几何的Bouzidi-Firdaouss-Lallemand二阶反弹技术的实施。建议的计算框架详细的动力学和变形的刚性和可变形的胶囊旅行到一个分支管道。该行程的特征在于：i）取决于分支通道接合处的锐度的胶囊/分叉相互作用; ii）子分支孔径角; iii）闭塞比，胶囊尺寸与主通道直径之间的比率; iv）流动胶囊刚度; v）流动颗粒的数量。
2022-07-13 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Rare transitions between collective states in an active fluid via a weakly nonlinear reduction
Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University（纽约大学柯朗数学科学研究所）；Center for Computational Biology, Flatiron Institute, Simons Foundation（西蒙斯基金会平顿计算生物学中心）
本文研究了稀释悬浮液中杆状粒子在斯托克斯流中游泳的动力学，通过弱非线性展开分析粒子扩散率降低时的双稳态转变，利用随机噪声驱动揭示集体运动中稀有状态转换机制。
2026-05-10 cond-mat.stat-mech nlin.PS physics.flu-dyn
Dynamo transition in a five-mode helical model
我们构造了一个包含三个速度模式和两个磁场模式的五模式螺旋发电机模型，并对其进行了解析求解。该模型通过超临界干草叉分岔表现出发电机转变。我们表明，发电机转变的临界磁雷诺数（$\mathrm{Rm}_c$）渐近线为恒定值非常低和非常高的磁普朗特数（$\mathrm{Pm}$）。除了发电机转变，二次分岔导致周期，准周期，混沌发电机状态的强迫振幅增加和混沌出现通过准周期的路线。
2017-08-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Mixing in manipulated turbulence
提出了一种新的计算框架，用于模拟通过复杂物体和沿不规则边界的湍流。这是由金属泡沫在紧凑的传热装置中的应用或作为工艺工程中的催化剂基底所激发的。通过在纳维-斯托克斯方程中加入显式多尺度强迫，可以得到这种复杂物体的流动结果。强迫表示当流动通过复杂物体时，宽范围的长度尺度的同时搅动。结果发现，一个相当大的调制传统的能量级联可以引入一个特定的强制策略。在谱空间中，强迫产生强烈的本地化偏离共同的柯尔莫哥洛夫标度律，直接与显式强迫尺度。此外，强迫的累积效应导致了包括大尺度谱在内的动能的显著的非局部变化。因此，湍流的操纵可以在一个扩展的范围内实现，远远超出直接强制的尺度。被动标量场的湍流混合也进行了研究，以量化的物理空间修改的传输过程中的多尺度强制湍流。监测的标量场的水平集的表面积和扭曲的显式强迫对本地和全球的混合效率的影响的措施。
2006-01-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Revisiting 2D Viscoelastic Kolmogorov Flow: A Centre-mode-driven transition
本研究再探二维粘弹性Kolmogorov流，证实低Re下的弹性不稳定性与高Re壁面流的中心模不稳定性同类，揭示其波长特征与箭头结构演化规律，阐明二维弹性湍流$k^{-4}$谱标度的结构起源。
2024-10-09 physics.flu-dyn
Force and flow transition in plowed granular media
我们使用平板阻力来研究颗粒介质对局部强迫的响应，作为体积分数的函数，$ϕ$。力和流动的分叉发生在粘性开始时，$ϕ_c.$。在$ϕ_c$以下，观察到阻力的快速波动，$F_D,$。$F_D$中高于$ϕ_c$的波动是周期性的，并且随着$ϕ$而增加。速度场测量表明，$F_D$中的分叉是由于在$ϕ_c$上方形成稳定的剪切带，这些剪切带在阻力过程中周期性地产生和破坏。基于摩擦的模型捕获$ϕ>ϕ_c$的动态。
2010-09-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Multiple states in highly turbulent Taylor-Couette flow
湍流在自然界和技术中的普遍存在使得从根本上了解湍流至关重要。Kolmogorov在1941年提出，对于具有多个自由度和大波动的强湍流，只有\emph{one}湍流状态，因为大波动将探索整个高维相空间。在这里，我们报告的第一个决定性的证据，多个湍流状态的大雷诺数$\text{Re}=\mathcal{O}(10^6)$（泰勒数$\text{Ta}=\mathcal{O}(10^{12})$）泰勒-库埃特流在制度的最终湍流，通过探测的相空间跨越的内部和外部的圆柱体的旋转速率。多个湍流状态的表现形式是通过提供组合的全局扭矩和局部速度测量来举例说明的。这一结果证实了在高维流动中也可能发生分叉的观点，即非常大的$\text{Re}$），并对Kolmogorov的范式提出了质疑。
2016-04-15 physics.flu-dyn
On the origin of circular rolls in rotor-stator flow
本研究针对转子-定子流中环形涡起源不明的问题，通过体积强迫与边界强迫两种轴对称强迫分析，结合预解算子奇异值分解与数值模拟，揭示环形涡是系统对外强迫的高增益响应，高雷诺数下可区分线性与非线性响应，且强强迫下非线性响应对应泄漏吸引子。
2024-12-13 physics.flu-dyn
Pilot-Wave Dynamics: Using Dynamic Mode Decomposition to characterize Bifurcations, Routes to Chaos and Emergent Statistics
我们开发了一个数据驱动的表征的先导波流体动力学系统中，一个弹跳液滴自我推进沿表面的振动浴。我们考虑液滴运动在一个有限的一维几何形状，并应用{ \em动态模式分解}（DMD），以表征的波场的演变作为浴的振动加速度逐渐增加。DMD提供了一个回归框架，用于在时空数据的快照上自适应地学习最佳拟合线性动力学模型。波场的DMD表征产生了对弹跳液滴问题的新观点，该观点与量子力学的数学机制建立了有价值的新联系。此外，它提供了一个低秩表征的导频波物理的分岔结构。具体地说，分析表明，随着振动加速度的增加，先导波场经历了一系列的霍普夫分岔，最终导致一个混乱的波场。平均导频波场和液滴统计之间建立的关系，使我们能够表征的紧急统计的演变与增加的振动迫使从导频波场的演变。因此，我们开发了一个数值框架，其基本结构与量子力学相同，特别是预测粒子统计的波动理论。
2022-10-13 math.DS nlin.PS physics.flu-dyn
Localized states in sheared electroconvection
电对流在一个薄的，剪切流体膜显示了丰富的序列之间的分叉不同的流动状态作为驱动电压的增加。我们提出了一个数值研究的环形薄膜中，径向电势差作用于感应表面电荷驱动对流。膜也通过独立地旋转环的内边缘而被剪切。这个模拟模型的剪切近晶相液晶薄膜的电对流实验室实验。所施加的剪切力与电力竞争，导致振荡和强烈的亚临界分岔之间的本地化涡状态接近发病。在较高的强迫下，流动通过Ruelle-Takens-Newhouse情景变得混乱。该模拟允许流动可视化不可用的物理实验中，并揭示了以前观察到的电对流近晶薄膜的电流-电压特性的转变。
2008-09-12 cond-mat.soft nlin.CD nlin.PS
Eddy saturation in a reduced two-level model of the atmosphere
涡饱和描述了地球物理流动中的非线性机制，当考虑平均条件时，纬向流的直接强迫增加了涡动能，而与纬向流相关的能量并不增加。在这里，我们提出了一个最小的斜压模式，表现出完全涡动饱和。本文从Phillips的中纬度β通道准地转二层模式出发，导出了一个包含参数化涡的六个常微分方程的降阶模式。该模型具有两个物理上可实现的恒定状态解，一个是纯纬向流，另一个是有限涡流运动。当非绝热加热形式的斜压强迫增加时，纬向解失去稳定性，涡动解变为吸引解。在此分叉之后，解的纬向分量与斜压强迫无关，低纬地区的过剩热量通过有限涡旋有效地向北输送，这符合斜压调整的精神。
2021-07-13 physics.ao-ph physics.flu-dyn
