Universal profile of the vortex condensate in two-dimensional turbulence
在受限的二维周期域中的逆湍流叶栅导致了凝结物的产生--一对相干的系统尺寸的涡。我们进行了大量的数值模拟，并进行详细的理论分析的基础上的湍流波动和平均相干凝聚（涡）之间的动量和能量交换。理论预测的涡廓线和振幅与数值计算结果吻合较好。
2014-06-05 physics.flu-dyn
Profile of a coherent vortex in two-dimensional turbulence at static pumping
本文研究了在静态抽气情况下，有限箱中二维湍流逆级联的相干涡的速度分布。我们表明，在被动制度的平坦的速度分布实现，在抽运短时间相关的情况下。然而，在静态的情况下，大尺度的能通量取决于系统参数。我们证明了它与$f^{4/3}$成正比，其中$f$是激发湍流的特征力。
2017-11-07 physics.flu-dyn
Tangled vortex lines: dynamics, geometry and topology of quantum turbulence
在接近绝对零度时，超流液态氦在宏观尺度上表现出量子特性。超流性是指零粘度的流动。另一个性质，复波函数的存在，将旋转限制在薄的、离散的涡线上，每条涡线携带一个环流量子。因此，如果液氦被搅动，它就会变成湍流，但方式很特别：它是一种湍流状态，由没有粘性的流体中的量子涡线缠结组成。令人惊讶的是，这种无序状态，我多年前称之为量子湍流，与普通湍流有许多共同的特性，因为它代表了它的基本骨架。这些讲座试图将量子湍流的动力学、几何学和拓扑学联系起来。虽然最近取得了很大进展，但仍有许多悬而未决的问题。已经使用过的和这里所描述的一些方法（例如，平滑涡量、交叉数的使用）的范围显然超出了绝对零度附近紊流的迷人问题。
2022-07-09 physics.flu-dyn
Vortex tubes in velocity fields of laboratory isotropic turbulence: dependence on the Reynolds number
在相对高的雷诺数Re（lambda）= 110-330下，在各向同性网格湍流中同时测量了流向和横向速度。使用条件平均技术，我们提取了典型的不稳定性模式，这是一致的速度分布的模型的涡流管，即，汉堡漩涡涡流管的半径是几个Kolmogorov长度与雷诺数无关。利用小尺度速度增量连续增强之间的间隔分布，我们研究了涡流管的空间分布。涡流管倾向于聚集在一起。随着雷诺数的增加，这种趋势越来越明显。利用速度增量的统计，我们还研究了作为尺度的函数的涡流管的能量的重要性。在小尺度下，特别是泰勒微尺度下，涡流管在背景流中是重要的。在固定的尺度下，重要性随着雷诺数的增加而增加。
2002-11-10 physics.flu-dyn
Vortex core radius in baroclinic turbulence: Implications for scaling predictions
本研究基于涡旋核心半径偏离罗斯贝变形半径的观测，推导了其尺度预测，并发现二次阻力下该依赖性产生新的涡扩散和混合长度尺度定律，经两层模型数值模拟验证。
2023-08-29 physics.flu-dyn
Vortex Tubes in Turbulence Velocity Fields at Reynolds Numbers 300-1300
湍流的最基本结构，即，本文利用实验室实验中获得的雷诺数为295-1258的微尺度边界层的速度数据，对涡流管进行了研究。我们进行条件平均的增强小尺度的速度增量，并获得典型的速度分布的涡流管。它们的半径是柯尔莫哥洛夫长度的数量级。它们的循环速度是均方根速度波动的数量级。我们还得到了速度增量连续增强之间的时间间隔的分布，作为涡流管空间分布的度量。它们倾向于聚集在一起低于约积分长度，更显着低于约泰勒微尺度。这些性质与雷诺数无关，因此预期具有普遍性。
2004-09-13 physics.flu-dyn
Local vortex line topology and geometry in turbulence
本文扩展局部流线拓扑分类方法至涡线几何，发现涡量梯度张量不变量的联合PDF呈普适钟形，并揭示涡重连桥两侧拓扑几何一致。
2020-11-04 physics.flu-dyn
Final states of two-dimensional turbulence above large-scale topography: stationary vortex solutions and barotropic stability
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Center for Ocean Research in Hong Kong and Macau, The Hong Kong University of Science and Technology（香港及澳门海洋研究中心）
研究二维湍流在大尺度地形上方的最终状态，通过静止涡旋解和无旋稳定性分析，揭示涡旋与地形的关联机制。
2026-04-21 physics.flu-dyn
Local precursors to anomalous dissipation in Navier-Stokes turbulence: Burgers vortex-type models and simulation analysis
本文通过Burgers涡旋型解析模型和直接数值模拟，将高雷诺数湍流的反常耗散与局部强涡旋拉伸结构联系起来，识别出可作为反常耗散增强前兆的局部高涡量事件。
2024-05-23 physics.flu-dyn
Flow in a Circular Expansion Pipe Flow: Effect of a Vortex Perturbation on Localized Turbulence
本文报道了不可压缩粘性流体在突然膨胀圆管中流动的三维直接数值模拟结果。在入口处，抛物线速度分布与有限振幅扰动一起应用，该扰动以其轴线平行于管道轴线的涡流的形式出现。在足够高的雷诺数的回流区打破成一个湍流补丁，改变轴向的位置取决于扰动的强度。这种涡流扰动被认为比以前的倾斜扰动研究产生更不突然的过渡，因为通过在低阶方位角模式下形成波状结构观察到局部湍流，这类似于最佳放大的扰动。对于更高的振幅，局部湍流保持在恒定的轴向位置。它进一步研究使用适当的正交分解，这表明，中心区域接近的扩展是高能量的。
2016-02-23 physics.flu-dyn
DNS Study on Physics of Late Boundary Layer Transition
本文是我们最近对边界层转捩物理的DNS研究的一个综述。这包括大的相干涡结构的形成机制，小长度尺度的产生和流动随机化。广泛传播的概念涡破裂湍流，这被认为是流动转变的最后阶段，没有观察到，发现理论上是不正确的。本文对边界层转捩的经典理论提出了挑战，提出了一个新的转捩理论，它包括五个步骤：感受性、线性不稳定性、大涡形成、小尺度产生、对称性丧失和湍流随机化。我们还提出了一种新的湍流产生理论。新理论表明，所有小尺度湍流都是由剪切层不稳定性产生的，而剪切层不稳定性是由层流亚层附近的多层涡环、多层掠射和多层正、负尖峰的大涡结构产生的，因此，湍流不是由涡破裂产生的，而是由正、负尖峰和随之而来的高剪切层产生的。剪切层不稳定性被认为是湍流的根源。这一新理论可能给出湍流产生和维持的普遍机制，即能量是由大涡结构通过多层扫掠带来的。
2014-02-25 physics.flu-dyn
Knot spectrum of turbulence
湍流流体和等离子体中的流线、涡线和磁通量管显示出大量的盘绕、扭曲和连接，这就提出了一个问题，即它们的拓扑复杂性（通过重新连接不断产生和破坏）是否可以量化。在超流氦中，可以利用涡度的离散（量子化）性质来将每个涡环与称为亚历山大多项式的结不变量相关联，该多项式的次数表征了该涡环的拓扑结构。通过数值模拟纠缠的量子涡旋线的动力学，我们发现，这种量子湍流总是包含非常大的程度，不断形成，消失和重组的涡旋结，创建一个分布的拓扑结构，我们量化的结谱及其标度律。我们也发现类似的结果，在更广泛的文献中，证明了打结的概率的旋涡缠结的增长与旋涡长度，大分子，和饱和以上的特征长度，发现为翻滚字符串。
2019-07-08 physics.flu-dyn
Effective transport by 2D turbulence: Vortex-gas theory vs. scale-invariant inverse cascade
本文研究二维湍流有效扩散率，发现尺度不变逆级联标度失效，并提出由孤立涡旋及涡核局部耗散主导的替代标度律，且与DNS定量一致。
2025-03-19 physics.flu-dyn
Multiscale passive scalar turbulence in a compressed subspace via tensor trains
Technology Innovation Institute（技术创新研究所）；Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Inria（法国国家数字与信息技术研究院）
针对降阶建模中捕捉湍流多尺度统计的挑战，提出混合张量列方法以改进被动标量间歇性波动表征，为压缩张量形式下演化其线性动力学提供了途径。
2026-08-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Letter: Mathematical Foundation of Turbulence Generation-Symmetric to Asymmetric Liutex/Rortex
长期以来，涡被认为是湍流的“积木”和“肌肉”。流体运动的刚性旋转部分被定义为一个新的物理量，称为Liutex（以前称为Rortex）。数值模拟和实验结果表明，在流动转捩和低雷诺数湍流中出现了发夹涡森林，而在充分发展的湍流中出现了越来越多的单腿涡。这封信表明发夹涡是不稳定的。剪切与涡的相互作用使发夹涡减弱或失去一条腿。这一结论是在没有任何物理假设的情况下，通过柳特克斯定义和数学分析得出的。由于Liutex的定义将一对涡量元素中较小的元素作为旋转强度，使得涡旋的非对称性是由对称切变和对称Liutex的相互作用引起的。对于二维流体旋转，如果扰动剪切作用于较大的单元，则旋转强度不会改变，但是如果扰动剪切作用于较小的单元，则由于Liutex强度定义，旋转强度将立即改变。对于刚性旋转，如果切变涡和流体涡都有相同的方向，例如，顺时针方向，柳特克斯强度不会改变。如果切变涡度和流体涡度的方向不同，顺时针和逆时针方向各一次，柳特克斯强度将减弱。然后，发夹涡可能失去对称性，甚至变形为单腿涡。单腿涡不能保持平衡，必然会产生混沌运动和流动波动。这被认为是湍流形成的数学基础。这一理论已被我们的边界层转捩DNS结果所验证。
2019-05-08 physics.flu-dyn
A mathematical consideration of vortex thinning in 2D turbulence
在二维湍流中，涡减薄过程是从涡动力学角度解释逆能量级联现象的一种有吸引力的机制。Xiao-Wan-Chen-Eyink（2009）通过对小尺度强迫和大尺度阻尼作用下的二维Navier-斯托克斯方程进行直接数值模拟，发现了涡减薄机制可能会导致逆能量级联的证据。本文的目的是从数学上（利用不可压Euler方程）分析涡变薄的机理，并给出涡变薄过程中大尺度涡从小尺度涡获得能量的数学证据。
2016-09-01 math.AP physics.flu-dyn
Turbulence statistics in a 2D vortex condensate
通过非线性的纳维-斯托克斯方程，解开相干平均流和湍流脉动的相互作用，是流体力学的中心问题。它影响了广泛的流动，如行星大气，等离子体或壁面流动，并阻碍湍流模型。我们考虑周期性盒子中二维流动的特殊情况，其中平均流（一对称为\emph{condensate}的盒子大小的涡流）通过逆级联过程从湍流中出现。正如最近所示，微扰闭合正确地描述了在小尺度上激发湍流时的凝聚。在这种情况下，我们得到明确的结果湍流的统计，编码在雷诺应力张量。我们表明，雷诺应力的两个组成部分，动量通量和湍流能量，是由不同的机制。以前有人建议，动量通量是固定的强迫和平均流平流之间的平衡：使用前所未有的长数值模拟，我们提供了支持这一预测的第一个直接证据。与此相反，结合分析计算和数值模拟，我们表明，湍流能量仅由平均流平流，并获得第一次公式描述其在涡的轮廓。
2017-11-15 physics.flu-dyn
Modelling and synthesizing turbulence with multi-scale coherent vortices
State Key Laboratory for Turbulence and Complex Systems, School of Mechanics and Engineering Science, Peking University（湍流与复杂系统国家重点力学与工程科学学院北京大学）；Max Planck Institute for Solar System Research（马克斯·普朗克太阳系研究所）；HEDPS-CAPT, Peking University（高能量密度物理CAPT北京大学）
本研究提出编织湍流模型，通过多尺度相干涡旋建模与合成湍流，揭示湍流的统计-结构相互作用及关键物理机制。
2025-12-03 physics.flu-dyn
A lower bound on adiabatic heating of compressed turbulence for simulation and model validation
当压缩发生在比湍流耗散时间短的时间尺度上时，湍流中的能量可以通过压缩而放大。这种机制可能在维持各种天体物理系统（包括分子云）中的湍流中发挥作用。湍流放大的量取决于压缩强迫和湍流耗散的净效应。通过对这种耗散的一个界的论证，我们给出了压缩湍流中湍流速度随压缩比的标度的一个下界。也就是说，受到压缩的湍流将至少与这里给出的边界一样多地被增强，这取决于将概述的一组警告。作为一个验证检查，这个下限表明，一些压缩天体物理湍流的模拟和模型是太耗散。所使用的技术突出了压缩湍流和衰减湍流之间的关系。
2017-04-09 astro-ph.GA astro-ph.IM physics.flu-dyn
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
Searching for vortex structures in high Reynolds number turbulence
在非常高的雷诺数湍流的实验研究中，我们发现的证据表明，有区别的涡结构的中间范围内，即Kolmogorov和泰勒微尺度之间，他们确实预计将存在。这些结构是负责的不对称性，并在同一时间，它们有助于湍流统计的不对称性，后者遵循Kolmogorov定律。
2001-11-30 physics.data-an physics.flu-dyn
Discontinuous Transitions Towards Vortex Condensates in Buoyancy-Driven Rotating Turbulence
使用旋转瑞利-贝纳德对流的直接数值模拟，我们探讨了湍流状态之间的过渡，从一个3D的流动状态到准2D的凝聚称为大尺度涡（LSV）。我们改变瑞利数$Ra$作为控制参数，并研究系统响应（强度的LSV）的序参量评估的能量含量在流和高档能量通量。通过灵敏地探测参数空间中的LSV存在的区域的边界，我们发现不连续的过渡，我们确定存在的滞后回线以及无记忆的突然增长动力学。我们还表明，凝聚态的产生与能量输运到系统的最大模式的不连续过渡相吻合。
2022-01-22 physics.flu-dyn
Geometric characterization of vortex lines in turbulence
湍流中的涡量通常被组织成影响动力学的复杂几何形状。我们使用一种相对新颖的方法来描述这些几何形状：获得嵌入在流中的涡线的片段。这使我们能够量化这些对象的几何特征。涡线的行为差异很大，但我们发现一些统一的功能。从高水平的涡度的衰减示出发生在一小部分的涡长。局地曲率与涡度大小成反比关系。涡线的强部分束在一起。我们希望，这第一项工作将产生兴趣，这种量化和物理学的涡流动力学湍流。
2023-01-17 physics.data-an physics.flu-dyn
Quantum turbulence decay
我们开发了一个计算模型的量子湍流衰减采用正常流体的运动处方。我们发现，在初始瞬态后，涡旋缠结的长度L减小，并在很大程度上服从指数为-0.45的标度律。超流和线涡速度的平均大小（沿量子化的旋涡）是接近的，并从正常的流体速度的平均大小显着不同。
2004-05-07 physics.flu-dyn
Vortex-density fluctuations, energy spectra and vortical regions in superfluid turbulence
在超流湍流中，能谱的测量和涡密度涨落谱的测量似乎是相互矛盾的。使用一个数值模型，我们表明，在每一个时刻的总涡线密度可以分解成两部分：一个形成的亚稳态束相干涡，和一个在其中的涡是随机取向。我们发现，前者是负责所观察到的Kolmogorov能谱，和后者的涡旋线密度波动的频谱。
2012-10-10 cond-mat.other physics.flu-dyn
Coherent vortex structures in quantum turbulence
这份报告解决了量子湍流社区在过去十年中讨论的一个重要问题：在零温度超流体中，量子化涡旋是否形成了与普通粘性湍流中的涡管类似的相干结构？到目前为止，数值模拟提供的证据是，在有限温度超流体中出现了量子化涡旋束，但来自与湍流（粘性）正常流体中现有相干结构的相互作用，而不是由于内部超流体动力学。在这份报告中，我们表明，在非常强烈的量子湍流（其模拟是可能的树算法），涡缠结包含小相干涡结构（束量子化涡），产生的Biot-Savart动力学单独的，这是类似于在经典粘性湍流中观察到的相干结构。
2011-10-11 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Compressible vortex structures and their role in the onset of hydrodynamic turbulence
我们研究了三维流动中准二维（薄煎饼）涡结构的形成，以及二维流体力学中准一维结构的形成。这些结构是在高雷诺数下形成的，当它们的演化由理想不可压缩流体的欧拉方程描述时。我们的数值和分析表明，这些结构的压缩，因此，在其振幅的增加是有关的可压缩性的冻结在流体领域：领域的连续分布的涡线在三维的情况下和领域的涡转子（离婚）的二维流。我们发现涡度和离度的增长可以看作是相应场的破缺过程。在高强度下，该过程展示了与结构的特征宽度相关的最大振幅的Kolmogorov型缩放。这些相干结构的可能的作用进行了分析，在形成的湍流Kolmogorov谱，以及Kraichnan谱对应于一个恒定的流量拟能的情况下，二维湍流。
2022-01-30 physics.flu-dyn
The dynamical role of vortices in the two-dimensional inverse cascade of turbulence
INFN（意大利国家核物理研究所）
通过高分辨率数值模拟分解涡旋与背景分量，揭示二维湍流逆级联中涡旋分量对能谱及科尔莫戈罗夫标度的影响，推导并验证相关平衡关系。
2026-09-02 physics.flu-dyn
Predicting vortex merging and ensuing turbulence characteristics in shear layers from initial conditions
在环境和工业流动中，不稳定剪切层卷起形成一系列旋涡，这些旋涡往往形成复杂的非线性合并模式，如成对和三联体。这些模式决定了随后的湍流，混合和标量传输。我们发现，后期的时间，高度非线性的合并模式是可预测的线性化的初始状态。垂直速度场的连续波长之间的初始不对称性提供了涡合并的强度和模式的有效测量。使用直接数值模拟证实了这一措施的预测。我们还表明，这一措施有显着的影响，在确定路线的湍流和随之而来的湍流特性。
2019-08-28 nlin.PS physics.flu-dyn
Vortex clustering, polarisation and circulation intermittency in classical and quantum turbulence
对湍流的理解是当前物理学中最大的挑战之一，因为没有第一原理理论来解释它们观察到的时空不稳定性。湍流可以看作是相互作用的旋涡的复杂集合。这幅图像在量子湍流中变得准确，量子湍流建立在离散涡丝的缠结上。在这里，我们研究量子和经典湍流中的速度循环统计。我们发现，在量子流中，柯尔莫哥洛夫湍流出现的相关性的旋涡方向，而偏差-相关的不稳定性-起源于他们的非平凡的空间安排。然后，我们链接的空间分布的涡旋在量子湍流中的粗粒度的能量耗散在经典湍流，使现有的模型的经典湍流不稳定性的应用到量子的情况下。我们的研究结果提供了一个量子和经典湍流的不稳定性之间的连接，并启动一个有前途的路径，以更好地了解后者。
2021-11-12 cond-mat.other physics.flu-dyn
Constructing wall turbulence using hierarchical hairpin vortices
State Key Laboratory for Turbulence and Complex Systems, School of Mechanics and Engineering Science, Peking University（北京大学力学与工程科学系湍流与复杂系统国家重点实验室）；Max Planck Institute for Solar System Research（马普太阳系研究所）；HEDPS-CAPT, Peking University（北京大学高能量密度物理教育部/科技部重点实验室）
本文提出一种基于分层螺旋涡的湍流建模方法，通过校准涡旋包络的几何与组织结构，复现了壁湍流的统计特征和结构，同时揭示了涡旋几何、包络组织与层级对附着/分离运动、蜿蜒 streaks 和倾斜角的影响。
2025-10-24 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
Towards quantum turbulence theory: A simple model with interaction of the vortex loops
本文提出一个基于作者早先量子化方案的薄涡旋环模型，计算能谱与环量谱并发现容许环量值具有分形结构，可用于描述孤立及相互作用的涡旋环，并给出湍流配分函数的一般表达式，为量子湍流理论提供基础。
2024-02-20 physics.flu-dyn quant-ph
Local measurement of vortex statistics in quantum turbulence
测量了超流He在湍流中的量子涡线密度涨落，温度对应于超流分数为16%、47%和81%。该探头是一个微型制造的第二声谐振器，允许在网格后面的10个网格大小的流动的核心的局部和小规模的测量。值得注意的是，所有的涡功率谱崩溃在一个单一的主曲线，独立于超流分数和平均速度。与以前的测量相比，我们报告的功率谱的一个特殊的形状。涡密度概率分布被发现是强烈的歪斜，类似于在经典湍流中观察到的涡度分布。这些结果的影响进行了讨论。
2021-04-08 physics.flu-dyn quant-ph
Acceleration and vortex filaments in turbulence
我们报告了最近的结果，从一个高分辨率的数值研究的流体颗粒运输的充分发展的湍流。单粒子轨迹的时间范围跨越三十多年，从不到十分之一的柯尔莫哥洛夫时间尺度到一个大涡周转时间。我们给出了一些关于加速度统计和涡丝俘获统计的结果。
2005-01-23 nlin.CD physics.flu-dyn
Local and nonlocal dynamics in superfluid turbulence
超流氦~II中的湍流是量子化涡旋线的缠结，它们通过经典的毕奥-萨伐尔定律相互作用。我们发现，具有相同的涡线密度的涡缠结将有不同的能量谱，这取决于正常的流体的饲料能量到超流组件，并确定两种形式的超流湍流的光谱签名：Kolmogorov缠结和Vinen缠结。通过将超流速度场分解为局部和非局部贡献，我们发现在Vinen缠结中涡线的运动主要取决于局部曲率，而在Kolmogorov缠结中，长程涡相互作用占主导地位，并导致形成聚类线，类似于普通湍流的“蠕虫”。
2015-03-08 cond-mat.other physics.flu-dyn
Vortex density fluctuations in quantum turbulence
我们计算的频谱的湍流超流涡密度波动，并获得相同的Kolmogorov标度已在最近的实验中观察到的氦-4。我们表明，缩放可以解释的光谱重新连接的材料线。计算是使用涡树算法，大大加快了毕奥-萨伐尔积分的评价。
2011-08-04 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph 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
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
Quantum implicit representation of vortex filaments in turbulence
本研究提出湍流涡丝的量子隐式表示，通过水平集方法将涡丝建模为复标量场零等值面交线，重构为厄米矩阵特征值问题后用VQE结合深度学习求解，实现近线性时间复杂度与指数级存储缩减，为湍流研究等提供新工具。
2025-09-05 physics.flu-dyn quant-ph
Vortex spectrum in superfluid turbulence: interpretation of a recent experiment
我们讨论了最近的一个实验中，涡线密度波动的频谱已被测量的超流湍流。观察到的频率依赖性的频谱，$f^{-5/3}$，不同意与经典的涡度谱，如果按照文献，涡线密度被解释为涡度或拟能的措施。我们认为，如果涡线密度场被分解成一个极化的领域（其中携带的大部分能量）和各向同性的领域（这是负责的频谱）的分歧得到解决。
2007-09-04 cond-mat.other physics.class-ph physics.flu-dyn
On the Vortex Dynamics in Fractal Fourier Turbulence
通过求解傅立叶模缩减集上的纳维-斯托克斯方程，研究了不可压、均匀和各向同性湍流，该傅立叶模属于维数为$D$的分形集。通过调节分形维数参数，我们研究了傅里叶抽取对涡旋拉伸机制以及对速度和速度梯度张量统计特性的动力学影响。特别是，我们表明，当我们从$D=3$到$D \sim 2.8$，统计逐渐变成一个纯粹的高斯。这一结果表明，即使是一个温和的分形模式减少强烈耗尽的非线性项的纳维-斯托克斯方程的拉伸性能和抑制异常波动。
2016-05-05 nlin.CD physics.flu-dyn
Observation of vortex-antivortex pairing in decaying 2D turbulence of a superfluid gas
在二维（2D）经典流体中，大尺度流动结构从湍流中出现，这被称为逆能量级联，其中能量从小到大的长度尺度流动。一个有趣的问题是，这种现象是否会发生在本质上无粘性和无旋的超流体中。原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BECs）是一种扁扁几何结构，为研究二维超流湍流提供了一个实验平台，但由于缺乏湍流样品中单个量子涡旋的环流符号信息，对BECs的全面研究受到了阻碍。在这里，我们演示了一个漩涡符号检测方法，通过使用布拉格散射，我们调查在一个高度扁BEC在低温下的衰减湍流，我们的最低值是$\sim 0.5 T_c$，其中$T_c$是超流临界温度。我们观察到，弱的空间配对之间的旋涡和反涡发展的湍流BEC，这对应于涡偶极子气体政权预测的高耗散。我们的研究结果提供了一个直接的定量标记的调查各种二维湍流制度的BEC系统。
2017-05-10 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Experimental evidence of Kelvin wave turbulence along a vortex core
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LPENS（物理环境与纳米结构实验室）；ENS（巴黎高等师范学院）；Université PSL（巴黎文理研究大学）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
该研究首次在受控条件下对经典流体中沿单根涡丝的开尔文波湍流进行直接实验观测，用高分辨率测量解析其动力学，确定六波共振相互作用为能量转移机制，建立了研究沿涡丝能量传输的实验平台。
2026-07-09 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Maintenance of a columnar vortex by inertial waves in rotational turbulence
Landau Institute for Theoretical Physics, Russian Academy of Sciences（朗道理论物理研究所，俄罗斯科学院）；National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）；Osipyan Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences（奥西普扬固体物理研究所，俄罗斯科学院）
本文提出一种理论，通过外围惯性波吸收维持快速旋转湍流中的地转涡旋，确定其平均速度径向分布，并经实验验证模型有效性。
2026-09-09 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Most singular vortex structures in fully developed turbulence
使用高雷诺数的实验数据，我们寻找最耗散，最激烈的结构。这些结构具有由耗散场$ε_r$的对数泊松模型预测的标度性。构造了指数$α$的概率分布函数，即$ε_r\sim e^{αa}$，并与泊松分布进行了比较。这些新的实验数据表明，最强烈的结构具有小于2的余维。将对数泊松统计量与随机$β$模型的对数二项式统计量进行比较。
2003-10-01 physics.data-an physics.flu-dyn
Statistical signature of vortex filaments in classic turbulence: dog or tail?
这篇论文的标题呼应了弗里施关于经典湍流的著名著作中的一段。在相关章节中，作者讨论了涡丝统计动力学在湍流这一迷人问题中的作用，以及在构建先进理论方面取得突破的可能性。这一方面的出现是由于大量的实验和数值证据表明，在湍流中的涡量场具有明显的对流结构。事实上，毫无疑问，在混沌涡丝的动力学和湍流现象之间有着很强的联系。然而，问题是湍流的基本性质（级联，标度律。等等）。是涡丝动力学的结果（“狗”概念），还是后者仅具有边际意义（“尾”概念）。基于关于超流体中量子化涡丝动力学的成熟结果，我们说明了这些动力学如何导致湍流理论的主要内容。我们涵盖的关键主题，如不同尺度之间的能量交换，可能的起源Kolmogorov型光谱和自由衰变行为。
2019-02-17 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Transient vortex events in the initial value problem for turbulence
一个涡量浪涌事件，可能是一个广泛的一类突发事件在湍流的范例进行了研究，以研究如何建立能量级联，以及如何将此事件可以作为一个新的测试LES湍流模型。在直接数值模拟中，通过湍流能量级联的传统特征（如接近-5/3的谱和强烈的贝尔特拉姆涡管），该涡量浪涌事件与能量级联的形成有关。一个连贯的机制，建议几乎同时发展的最大峰值涡度$\|ω\|_\infty$，增长的耗散，一个螺旋对齐的本地涡配置和强大的，瞬态振荡的螺旋波数谱的外观。这种一致性也检查两个LES模型，一个传统的纯耗散涡粘性模型和现代方法（LANS $-α$），尊重流体的非线性输运特性。这两个LES模式正确地代表了频谱能量和能量耗散与这个涡量激增事件。然而，只有保留非线性流体输运特性的模型才能再现螺旋特性，包括贝尔特拉米式涡流管。
2002-01-27 nlin.CD physics.flu-dyn
The Maintenance of Coherent Vortex Topology by Lagrangian Chaos in Drift-Rossby Wave Turbulence
提出“位涡桶队接力”机制，通过随机拉格朗日表示和近可积性，解释并验证了非均匀混合如何增强磁约束聚变等离子体等系统中涡旋结构的韧性。
2024-06-03 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Dynamics of quantum turbulence of different spectra
在零温度极限下，超流体中的湍流由量子化涡丝的动态缠结组成。不同类型的湍流是可能的，这取决于涡线方向的相关性水平。本文综述了超流$^4$ He中的湍流，特别着重于最近在0.5 K以下零温区探测湍流衰减的实验。我们描述了广泛的测量过程中的自由衰减的不同类型的湍流涡线密度：超量子和准经典湍流在静止和旋转容器。所观察到的衰减和有效耗散作为温度的函数进行了比较与理论模型和数值模拟。
2013-10-18 cond-mat.other 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
Diffusive Decay of the Vortex Tangle and Kolmogorov turbulence in quantum fluids
量子涡旋的混沌集合可以模拟经典湍流，或者至少再现许多主要特征，这一想法目前正在积极发展。认识经典湍流这一挑战性问题的意义，可以说，用量子化线研究它的思想是十分重要的，可以说是一个突破。因此，这个理论应该仔细研究。支持这一观点的一个基本论点是，当没有明显的耗散机制（相互摩擦）时，涡旋纠缠在零温度下衰减。由于文献中讨论的涡能耗散的所有可能机制都与小尺度有关，因此很自然地认为，柯尔莫哥洛夫叶栅与能量流一起发生作用，就像在经典湍流中一样。在最近的一系列实验中，观察到涡线密度的衰减，作者将这种衰减归因于Kolmogorov湍流的性质。在目前的工作中，我们讨论的涡纠缠，这是不相关的耗散在小尺度上的衰减的替代可能性。这种机制就是涡旋纠缠的扩散式扩展。我们讨论了一些关键的实验，考虑他们从替代解释的角度和量子流体中的柯尔莫哥洛夫湍流理论。
2010-07-03 cond-mat.other physics.flu-dyn quant-ph
Reconnection dynamics and mutual friction in quantum turbulence
Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）
本研究聚焦有限温度$^4$He量子湍流的相互摩擦力，借助涡旋丝模型生成三类稳态涡旋缠结分析局部特性的影响，证实涡旋重联是高相互摩擦区域的主导产生机制。
2014-11-04 cond-mat.other 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
