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
A suspension of heavy Kolmogorov-size spheres suppresses the inertial cascade in homogeneous and isotropic turbulence
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
通过粒子解析直接数值模拟，研究Kolmogorov尺度球形颗粒对均匀各向同性湍流的影响，发现随颗粒惯性增加，能谱从Kolmogorov -5/3标度转变为-1标度，非线性能量传递被强烈抑制。
2026-07-03 physics.flu-dyn
Nonlocal Energy Transfer Mechanism in Three-dimensional Quantum Turbulence
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LEGI（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，流体力学与能源实验室）
研究零温度量子湍流中的动能传递，揭示非局域能量传输机制，绕过经典能量级联，产生非经典能量谱。
2026-11-09 physics.flu-dyn
Reconnection of vortex filaments and Kolmogorov spectrum
研究了涡丝坍缩引起的三维速度场的能谱。这项工作的目的之一是澄清外观的Kolmogorov型能谱$E(k)\varpropto k^{-5/3}$，观察到在许多离散涡管（量子流体中的量子涡丝）的数值工作。通常，解释量子湍流的经典湍流性质，涡束模型，被使用。该模型是必要的，以模拟涡拉伸，这是负责在经典湍流的能量传递。在我们的考虑中，我们不呼吁可能的“束安排”，但探索另一种想法，湍流谱出现从奇异的解决方案，它描述的崩溃线时刻的重联。另一个目标是与一个重要的和深入讨论的话题-流体动力崩溃的湍流谱的形成中的作用。我们证明了特定的涡丝结构产生的谱$E(k)$接近Kolmogorov依赖性，并讨论了这一点以及偏差的原因。我们还从经典和量子湍流的角度讨论了所得结果。
2014-04-19 cond-mat.soft 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
Passive scalar cascade in the intermediate layer of turbulent channel flow for $Pr\leq 1$
Univ. Lille（里尔大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；ONERA（法国航空航天研究院）；Arts et Metiers Institute of Technology（巴黎高科国立高等工艺学院）；Centrale Lille（里尔中央理工学院）；Graduate School of Engineering Science, University of Osaka（大阪大学工学研究科）
研究Pr≤1时湍流通道流中间层中被动标量级联的平衡与非平衡特性，揭示尺度分布与传输率的普朗特数依赖关系。
2026-03-05 physics.flu-dyn
Scale interactions in turbulent plane Couette flows in minimal domains
近几年来，人们对壁湍流的尺度间能量传递进行了深入的研究，发现了湍流能量的正向传递（即从大尺度到小尺度）和反向传递，但其相应的物理现象尚未得到揭示。在本研究中，我们进行DNS的湍流平面Couette流与减小尺寸的计算域，其中无论是流向或展向域的大小减少到其最小长度，旨在阐明在每个方向上的规模相互作用的作用。我们的计算结果与流向最小域表明，流向细长条纹和小于流向最小长度的涡之间的相互作用是必要的尺度相互作用的内部和外部结构。我们进一步表明，这些流向独立的和较小的尺度结构交换能量通过正向和反向的尺度间能量转移，和反向的能量转移保持在较大的尺度上的能量生产。基于观测到的涡应力输运与自维持循环的相似性，我们推测正向和反向能量输运分别主要代表条纹不稳定性和流向涡的再生。此外，与展向最小域的计算表明，一维展向谱分析所观察到的尺度间能量转移可能与每个内部和外部结构的单独动力学，而不是代表它们的相互作用。
2021-02-10 physics.flu-dyn
A Molecular Dynamics Simulation of the Turbulent Couette Minimal Flow Unit
对平面Couette流动进行了分子动力学（MD）模拟。在一个单一的故障和再生周期的演变进行比较，计算流体动力学（CFD）模拟。定性相似的结构观察和湍流统计表现出良好的定量协议。提出了壁面的分子尺度定律，其中粘滑分子壁-流体相互作用取代了无滑移条件。网格分辨率的影响进行了探讨，所观察到的结构被认为是依赖于平均时间和长度尺度。动能谱显示分子系统中存在一定范围的尺度，并且谱内容取决于所采用的网格分辨率。亚网格速度的分子相比，使用联合概率密度函数的空间平均速度。分子轨迹，扩散和拉格朗日统计。次网格尺度的重要性，相关的Kolmogorov长度尺度和分子湍流的影响进行了讨论。
2015-08-04 physics.flu-dyn
Geometric Mechanics of Real-Space Energy Transfer in Turbulence
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
该研究通过实空间能量级联的球几何分解湍流局地能量传递，结合直接数值模拟揭示其与流体微元变形动力学的纯力学联系，明确了应变自放大与涡旋拉伸的作用及级联边界。
2026-10-09 physics.flu-dyn
Inverse energy cascade in ocean macroscopic turbulence: Kolmogorov self-similarity in surface drifter observations and Richardson-Obhukov constant
本文通过表面漂流浮标观测数据，揭示了海洋宏观湍流中9至120公里间距的逆能量级联现象，验证了速度结构函数的Kolmogorov自相似性，并测得Richardson-Obhukov常数约为0.11。
2023-11-22 physics.flu-dyn
Experimental measurement of the vorticity-strain alignment around extreme energy transfer events
CEA（法国原子能委员会）
本研究通过实验测量了极端能量传输事件中涡度与应变的对齐现象，揭示了不同尺度能量传输事件的结构差异及应变自放大在级联方向中的关键作用。
2025-03-28 physics.flu-dyn
A Simple XY Model for Cascade Transfer
我们提出了一个修改后的XY模型，其中级联传输出现从空间局部相互作用，其中的自旋对应于“速度”的湍流场。对于这个模型，我们从理论上计算了$d$维中的标度-标度能流和等时关联函数。结果表明，非柯尔莫哥洛夫能谱与$k^{-3}$成正比的逆能量级联。我们还数值上证实了$d=2$和$d=3$情形的结果。因此，我们得出结论，在我们的模型中的级联传输代表了不同的普适性类从标准流体湍流。
2022-03-25 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Port-Hamiltonian inspired gradient diffusion model for magnetohydrodynamic turbulence
作为不可压缩磁流体力学中理想不变量的非线性谱通量的简化表示，我们构造了一个梯度扩散网络模型，该模型结合了唯象考虑和精确非线性能量传递函数的几何分析。能量守恒谱输运和交叉螺旋度的降阶表示是端口-哈密顿形式，这突出了这种方法的灵活性和模块性。雷诺数高达$~10^6$的数值实验产生了清晰的惯性能谱的幂律特征。根据能量传递的主导时间尺度，观察到Kolmogorov（-5/3），弱湍流（-2）或Iroshnikov-Kraichnan（-3/2）标度指数。平均磁场中的各向异性湍流也被成功地模拟。湍流衰减的特征指数和观测到的交叉螺旋度对能量传递的影响与文献和理论结果一致。
2022-03-22 physics.flu-dyn
Shell to shell energy transfer in MHD, Part I: steady state turbulence
通过分析在没有外加均匀磁场的情况下直接数值模拟的结果，研究了充分发展的三维MHD湍流中能量从大尺度向小尺度的转移.我们的结果表明，动能从大尺度到小尺度的动能转移，以及磁能从大尺度到小尺度的磁能转移，是局部的，在中性流体的情况下也发现了这一点，并且在某种程度上与Kolmogorov（1941）的湍流理论是一致的。然而，能量从速度场到磁场的转移是傅立叶空间中的高度非局部过程。大尺度速度场的能量可以直接传递到小尺度磁场中，而不需要中间尺度的参与。本文还讨论了这些结果对MHD湍流模拟的一些启示。
2005-05-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Energy Transfer Dynamics Generated by Non-Axisymmetric Tornado-Type Flows
针对湍流能量级联统计描述缺乏底层流体动力学联系的问题，本研究通过构建非轴对称弯曲柱域内的龙卷型流，揭示了能量传递对应的特定涡旋动力学，为湍流物理机制研究提供了新视角。
2025-09-06 cs.NA math.AP math.NA
Effects of Fluctuating Energy Input on the Small Scales in Turbulence
在三维湍流的标准叶栅图中，能量以恒定速率在大尺度上输入。然后，能量通过间歇性过程转移到较小的尺度上，这一直是大量文献的焦点。然而，在大多数真实的湍流中，大尺度下的能量输入不是恒定的。我们探索这些大尺度的能量输入的波动小尺度湍流统计的签名。在振荡网格之间的流动中进行测量，Re高达271，其中大尺度能量输入的时间变化可以通过调制振荡网格频率来引入。我们发现，二阶纵向结构函数的Kolmogorov常数依赖于大尺度能量输入的涨落的大小。我们可以定量预测测量的变化与模型的基础上Kolmogorov的精炼相似性理论。也可以观察到的能量输入的波动的影响，使用结构函数的瞬时大尺度速度的条件。一个线性参数化使用的曲率的图标结构功能提供了一个相当好的匹配与测量的变化Kolmogorov常数。有条件的结构函数被发现提供一个更敏感的措施，在大规模的能量输入比惯性范围缩放系数的波动的存在。
2013-06-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A non local shell model of turbulent dynamo
本文推导了一种新的磁流体动力学（MHD）湍流壳模型，其中能量传递不一定是局部的。与原MHD方程一样，该模型在相空间中保持了总能量、磁螺旋度、交叉螺旋度和体积（刘维尔定理），而不考虑外力、粘性耗散和磁扩散的影响。在没有磁场的情况下，该模型表现出统计稳定的动能解与柯尔莫哥洛夫谱。本文研究了在运动学和动力学两种情况下，在很宽的磁普朗特数范围内，种子磁场对湍流和非线性相互作用的发电机作用。能量传递的非定域性被清楚地识别。
2007-01-11 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
