The Instantaneous Wall Viscosity in Pipe Flow of Power Law Fluids: Case Study for a Theory of Turbulence in Time-Independent Non-Newtonian Fluids
本文提出了一种新的非定常非牛顿流体湍流理论。壁层是仿照非定常交换的粘性动量之间的墙壁和主流，以下的经典可视化的涌入-扫描-喷射/爆裂。壁层的厚度被发现是相同的牛顿和纯粘性的非牛顿流体，当正常化的瞬时壁参数在突发。结果表明，当湍流的结构相似关系是基于与二次流发展相关的锁相参数而不是基于时均壁面参数时，牛顿流体和非定常流体的湍流机制是一致的。该相似性分析将牛顿流体和非牛顿流体在破裂点处的局部临界瞬时摩擦系数数据折叠成单个曲线。该方法大大简化了非牛顿流体中湍流输运现象的分析。关键词：湍流，非定常非牛顿流体，幂律，管流，壁层
2009-12-29 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
Wave turbulence in a two-layer fluid: coupling between free surface and interface waves
实验研究了具有自由上表面的两种密度相近的不混溶流体界面上的重力-毛细波湍流。我们局部测量波的高度在两种流体之间的界面上的高灵敏度的激光多普勒测振仪。我们发现，当上部流体深度增加时，毛细管波湍流制度的惯性范围显着扩展：重力和毛细管波湍流制度之间的交叉频率被发现减少，而频谱的耗散截止频率被发现增加。我们解释这些意见之间的渐进解耦波传播的接口和在自由表面，使用完整的色散关系的重力毛细波在两层流体的有限深度。截止演化是由于寄生毛细血管的消失，负责一个单一的流体的主波耗散。
2017-01-27 nlin.CD physics.ao-ph physics.class-ph
Polymer additives in fluid turbulence and distributed chaos
流体和聚合物具有不同的基本对称性。也就是说，流体的拉格朗日重标记对称性对于聚合物是不存在的（而平移和旋转对称性仍然存在）。这一事实导致在流体湍流中的重新标记对称性的自发破缺，即使在一个微小的聚合物添加。由于无粘性流体运动中的螺旋度守恒是重标记对称性（由于Noether定理）的结果，因此聚合物添加剂对这种守恒的破坏导致了分布式混沌中的强烈影响。用拉伸指数谱$\propto \exp(-k/k_β)^β$和$β=2/5$表征了具有自发破缺重标记对称性的湍流中的分布混沌。与纯流体（牛顿流体）的情况相比，这种分布混沌的频谱范围向小波数方向扩展，并且$k_β$变得更大.这导致小尺度湍流的实质性抑制和大尺度混合增强。与直接数值模拟（DNS）和实验数据的结果已经建立了良好的协议，为通道流（DNS），Rayleigh-Taylor湍流对流（DNS）和Rayleigh-Benard湍流对流（实验）。
2016-05-30 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Fokker-Planck Kinetic description of small-scale fluid turbulence for classical incompressible fluids
扩展的统计方法提出了一个平行的文件\cite % {Tessarotto 2008-aa}，这项工作的目的是提出一个随机逆动力学理论的基础上引入一个合适的\textit{local phase-space probability density function}（pdf）的小尺度流体动力学湍流。特别是，我们提出的问题的建设福克-普朗克动力学模型的水动力湍流。这里采用的方法是基于所谓的IKT方法（逆动力学理论），由Ellero等人（2004-2008）开发的，其允许基于采用局部pdf的不可压缩流体的精确相空间描述。我们打算表明，对于规定的随机模型，本方法允许确定唯一的随机流体场的时间演化。随机平均的本地PDF服从动力学方程，虽然一般非马尔可夫，局部速度空间中可以近似通过一个合适的福克-普朗克动力学方程。作为副作用，相同的pdf被证明通常具有非高斯行为。
2008-06-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Onset of meso-scale turbulence in living fluids
中尺度湍流是一种不同于惯性湍流的固有现象，它在零雷诺数下自发地发生在流化生物系统中。这种时空无序流动从根本上改变了活流体中的营养物质和分子运输，并能强烈影响生物膜形成、形态发生和癌症侵袭等重要生物过程中的集体行为。尽管中尺度湍流在此类生理过程中发挥着至关重要的作用，但对中尺度湍流以及与经典惯性湍流的任何关系的理解仍然模糊。在这里，我们展示了活性物质的运动沿微通道过渡到中尺度湍流的无序补丁（活性泡芙）从流动涡格的吸收状态的演变。我们证明，这种过渡到通道中的中尺度湍流的临界行为属于定向渗流普适类。这一发现的桥梁，我们的理解的发病零雷诺数的中尺度湍流和传统的尺度不变的湍流，因此概括的理论上的发病湍流限制在不同类别的非相干流中观察到的生物流体。
2016-07-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Capillary wave turbulence on a spherical fluid surface in low gravity
本文报道了在低重力环境中对流体层表面毛细波湍流的观测。在这样的条件下，流体覆盖球形容器的所有内表面，该球形容器经受随机力。面波振幅在频率上呈现二十倍的幂律谱，对应于从$mm$到几个$cm$的波长。这个频谱被发现与波动湍流理论大致吻合。在没有重力波的情况下进行如此大尺度的观测，在地面实验中是从来没有过的。当强迫是周期性的，二维球形图案观察到的流体表面上，如次谐波条纹或六边形的波长满足毛细波色散关系。
2009-02-09 cond-mat.other nlin.CD physics.class-ph
Experimental observations of internal wave turbulence transition in a stratified fluid
弱湍流理论应用于内波的最新发展表现出接近海洋Garrett \& Munk谱的动能方程的幂律解，证实弱非线性波相互作用是观测到的海洋谱的可能解释。然而，有限尺寸效应会阻碍有界区域中的波相互作用，观测结果往往与理论预测不同。本文研究了在五角形区域内受内重力波作用的分层流体的动力学特性。我们发现，通过改变形状和增加域的尺寸，有限尺寸效应减小和波湍流观察。在这种情况下，时间谱以与Garrett-Munk谱兼容的斜率衰减。通过改变强迫条件，出现不同的制度，即离散波湍流，弱波湍流，强分层湍流。浮力雷诺数$Re_b$很好地标志着制度之间的过渡，与弱波湍流发生$1\lesssim Re_b\lesssim 3.5$和强烈的非线性分层湍流更高的$Re_b$。
2022-09-08 nlin.CD physics.flu-dyn
Energy Spectrum of Superfluid Turbulence without Normal Fluid
在涡丝模型下，对无正常流体的超流湍流能谱进行了数值研究。在完全非局域毕奥-萨伐尔定律下计算了泰勒-格林涡旋的时间演化。结果表明，当k<2 π/l时，能谱与Kolmogorov的-5/3定律非常相似，这是常规湍流最重要的统计性质，其中k为速度场Fourier分量的波数，l为平均涡间距。涡长分布变得服从反映缠结自相似性的标度性质。
2002-09-03 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Dynamic Multiscaling in Two-dimensional Fluid Turbulence
我们得到，通过广泛的直接数值模拟，时间依赖性和等时结构函数的涡量，在两个准拉格朗日和欧拉框架，直接级联制度的二维流体湍流与空气阻力引起的摩擦。我们表明，不同的方法提取时间尺度从这些时间依赖的结构函数导致不同的动态多尺度指数，这是相关的等时间多尺度指数的不同类别的桥梁关系;对于一个代表性的摩擦值，我们验证，给定我们的误差棒，这些桥梁关系。
2012-11-23 nlin.CD physics.flu-dyn
Multiscale Turbulence Models Based on Convected Fluid Microstructure
复杂流体的欧拉-庞加莱方法用于推导多尺度方程，用于计算建模欧拉流作为湍流建模的基础。该模型是基于一个\emph{kinematic sweeping ansatz}（KSA），它假设的平均流体流量作为一个拉格朗日运动框架的波动动力学。因此，我们把计算可分辨的长度尺度上的流体包裹的运动看作是未分辨尺度上的流体包裹的波动（零均值）运动的移动拉格朗日坐标。即使在最简单的2尺度的版本，我们集中在这里，根据KSA的平均运动的波动运动的贡献产生一个系统的方程，扩展已知的结果，似乎是合适的建模非线性后向散射（能量转移从较小到较大的尺度）在湍流中使用多尺度方法。
2012-03-20 math-ph math.MP nlin.CD
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
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
Two-dimensional, homogeneous, isotropic fluid turbulence with polymer additives
我们提出了最广泛的直接数值模拟，尝试到目前为止，统计稳定，均匀，各向同性湍流的二维流体膜与空气阻力引起的摩擦和聚合物添加剂。我们的研究表明，聚合物（a）减少总的流体能量，拟能，和palinstrophy，（b）修改流体能谱在反向和正向级联制度，（c）减少小规模的不稳定性，（d）抑制区域的大涡度和应变率，和（e）拉伸应变为主的地区。我们比较我们的结果与早期的实验研究，我们提出了新的实验。
2016-11-14 physics.flu-dyn
Particles and fields in fluid turbulence
近年来，对流体湍流的认识有了相当大的进展。应用统计力学的方法来描述流体粒子的运动，即拉格朗日动力学，导致了湍流输运中不稳定性的一种新的定量理论。首次得到了湍流反常标度律的解析描述。基本的物理机制揭示了统计运动积分在非平衡系统中的作用。对于湍流输运，统计守恒律隐藏在流体粒子群的演化中，并且产生于群的膨胀与其几何形状的变化之间的竞争。通过破坏标度不变性对称性，统计守恒量导致观察到的反常标度的输运场。拉格朗日方法也揭示了一些实际问题，如混合和湍流磁发电机。
2001-05-09 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Self-organization in turbulence as a route to order in plasma and fluids
实验研究了薄流体层和磁约束环形等离子体中从湍流到有序的转变。结果表明，湍流自组织通过光谱凝聚的机制。湍流能量的频谱重新分布导致湍流水平的降低、相干流的产生、颗粒扩散的减少和系统能量的增加。高阶状态是通过线性不稳定谱范围的非局部谱耦合到大尺度平均流来维持的。二维流体中自组织现象与等离子体中从低约束到高约束转变的相似性表明了该机制的普遍性。
2004-09-16 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Mean-Lagrangian formalism and covariance of fluid turbulence
基于平均场的拉格朗日框架的流体湍流理论的发展。从平均速度中自然地引入了时空矢量流，它以与瞬时场完全等价的方式提供了基于平均场的拉格朗日图像。该框架一方面应用于单点闭合模型，给出了湍流粘弹性效应的客观表达式;另一方面，还讨论了两点闭合的应用，其中已知的拉格朗日相关的自然扩展是在扩展协方差组的基础上发现的。
2016-09-05 physics.flu-dyn
Turbulence in Fluid and Plasma: Search for a New Paradigm
第一原理解释的起源的不稳定性和非线性结构形成的拉格朗日速度增量的湍流的背景下，最近正在开发的尺度不变的分析形式主义。在结构函数中，幂律和非线性指数的大量产生在本形式中表现得很自然。
2011-10-27 math.CA math.DS 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
Three-dimensional fluid motion in Faraday waves: creation of vorticity and generation of two-dimensional turbulence
我们研究了法拉第波中二维湍流的产生，通过研究该系统中空间周期性涡旋的产生。耦合漫射光成像技术和粒子跟踪算法的测量允许同时观察三维流体运动和波场地形的时间变化。准驻波被发现与空间扩展的流体输运共存。更具体地说，破坏的规则模式的粒子与出现一个复杂的流体运动，其统计数据是类似的二维湍流。我们发现，格子的dronons产生涡在dronon尺度的水平流。这些涡流的相互作用解释了二维湍流如何被几乎驻波所推动。值得注意的是，拉格朗日轨迹的曲率揭示了充分发展的湍流中强迫尺度涡的“足迹”。二维Navier-Stokes湍流应被视为法拉第波中的无序源。这些发现也提供了一个新的模式，在二维流动中的涡量创建。
2014-03-31 physics.flu-dyn
Statistical Properties of Turbulence: An Overview
我们提出了一些具有挑战性的问题，在湍流的统计特性的介绍性概述。我们提供的例子，从三维和二维的流体湍流，从湍流平流的被动标量，湍流在一维Burgers方程，和流体湍流的聚合物添加剂的存在下。
2009-07-27 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulence in a stably stratified fluid: Onset of global anisotropy as a function of the Richardson number
在稳定分层流体中，需要引入一个外力来诱导湍流。在这种情况下，海森堡涡动粘性技术应该足以计算时空平均量，如作为理查森数的函数的全局各向异性参数。我们发现，分析的各向异性线性增加与理查森数，一个小的二次修正。完整的方程的数值模拟显示的线性行为。
2019-08-30 physics.flu-dyn
From turbulence to deterministic chaos in freely decaying fluid dynamics
本文通过实验室测量和数值模拟，研究了自由衰减流体动力学中从硬/软湍流到确定性混沌的转变，并应用分布式混沌概念量化中间状态差异，还简要讨论了磁流体动力学中的相关现象。
2023-06-20 physics.flu-dyn
Clustering of inertial cloud droplets in isotropic turbulence
本文伴随着提交的流体动力学视频（条目102248）的惯性云滴集群在各向同性湍流的画廊流体运动的第66届美国物理学会年会，流体动力学部。
2013-10-11 physics.flu-dyn
Forecasting Fluid Flows Using the Geometry of Turbulence
特别是不稳定的Navier-Stokes方程的解决方案（精确相干结构）的存在和动力学的作用，揭示了在实验室研究中的弱湍流薄，电磁驱动的流体层。我们发现，动力学表现出明确的签名，许多不稳定的平衡解决方案，这是使用从实验和完全解决的数值模拟相结合的流量测量计算。我们证明了这些解决方案的动力学的重要性表明，湍流访问他们的状态空间的邻居反复。此外，我们发现，不稳定的流形与这样一个不稳定的平衡预测的演变湍流在实验和模拟相当长的一段时间。
2016-11-07 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Non-reciprocal Binary-fluid Turbulence
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）
本文研究了非互易二元流体湍流的特性，通过NRCHNS模型揭示其能量逆向 cascade 和非互易通量特性。
2026-02-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Rational Model of Large-Scale Motion in Turbulence
提出了一个合理的理论来描述湍流中的大尺度运动。提出了将具有内取向结构的流体单元作为流体动力学的基本单元。取向结构的变化，然后构成新的领域，适合于描述湍流中的旋涡状态。当流体元为开子系统时，应建立湍流的可微流形描述，并由所构造的拉格朗日耗散能量密度的变分法导出完整的流体动力学。导出的动力学方程表明，涡旋的演化与角动量平衡有着天然的联系。
2011-05-30 physics.flu-dyn
Turbulence without inertia in quantum fluids
氦-II流体动力学的数值计算表明，超流涡的密集缠结在初始静止的正常流体中诱导出具有-2.2能谱标度指数和单位阶数的波动雷诺数的高度耗散的、复杂的旋涡流型（“湍流”）。在这种正常的流体流动中，来自超流涡的相互摩擦激励的影响和粘性应力的影响是相同量级的。结果表明，在以前的实验中，衰减，高雷诺数，量子湍流的动力学只能微弱地影响到量子化的旋涡。因此，它们的能谱将是（非常好的近似）经典的，纳维尔-斯托克斯型，正常流体成分的能谱。
2004-05-07 physics.flu-dyn
A glimpse of fluid turbulence from the molecular scale
报道了三维空间自由衰减湍流的大尺度分子动力学模拟。通过从粗粒度场中消除热分量，从微观状态定义流体分量。流体组分的能谱被观察到根据从流体的能量耗散率和粘度确定的Kolmogorov标度合理地缩放，即使Kolmogorov长度是分子尺度的量级。
2014-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Visualization of the normal-fluid turbulence in counterflowing superfluid 4He
我们描述了一种新的技术，利用飞秒激光场电离氦原子产生的三线态氦分子示踪剂的细线，用于可视化超流4He中正常流体的流动，以及它在通道中的热逆流的应用。我们表明，在相对较小的速度，超流体已经湍流，正常流体的流动仍然是层流，但与扭曲的速度分布，而在较高的速度有一个过渡到湍流。在这种湍流状态下的结构函数的形式显着不同于在传统的湍流类型中发现的。这种可视化技术也有望适用于其他涉及低温氦的流体动力学问题。
2014-12-05 cond-mat.other physics.flu-dyn
Observation of depth-induced properties in wave turbulence on the surface of a fluid
我们报告的重力毛细表面波由于有限深度效应的波动湍流特性的变化的观察。当流体深度减小时，在毛细管区的波谱上观察到一个驼峰，其尺度取决于深度。讨论了这个驼峰的可能来源。在重力状态下，波浪谱仍然表现出幂律，但具有强烈依赖于深度的指数。还报道了平均注入功率的重力谱的缩放的变化。最后，被发现是独立的流体深度和被很好地描述了一个Tayfun分布的波振幅的概率密度函数由其均方根值重新缩放。
2011-06-16 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Turbulence phenomena for viscous fluids by a phase field model. Vorticies and instability
通过Ginzburg-Landau方程和纳维-斯托克斯方程，研究了粘性不可压可压缩流体的二阶相变湍流现象。对于该模型，速度由经典分量和旋转分量之和定义。此外，层流-湍流转变由流体的旋转效应控制。从而证明了微分系统的热力学相容性。该模型可以解释湍流的不稳定性的影响，由一个双阱势的Ginzburg-Landau方程。同样的模型被用来理解龙卷风的起源和垂直管中的水的下落导致的漩涡的诞生。最后，我们展示了如何弱科里奥利力是能够改变的旋转方向的旋涡通过修改的最小值的相场电位。
2018-05-16 physics.flu-dyn
Universal coherent structures of elastic turbulence in straight channel with viscoelastic fluid flow
在本研究中，我们研究了在直的二维通道粘弹性流体流动的流动结构和弹性湍流的性质，并测试了早期的观察。我们发现了条纹和流向涡共存的弱不稳定相干结构（CS）的自组织循环过程，前者被Kelvin-Helmholtz不稳定性破坏，导致混沌结构。该序列周期性地重复自身，导致随机稳态。这种自持过程（SSP）非常类似于一个理论和实验研究的牛顿湍流在直槽流。意想不到的新成分是弹性波的观测，这发现是关键的存在的CS和SSP生成由于能量泵从大到小的尺度之前急剧的幂律衰减的弹性湍流能谱。研究结果表明，在弹性流体和牛顿流体的线性稳定平面剪切流动中，CSs通过自组织循环（SSP）向湍流过渡的普遍性。
2020-09-25 physics.app-ph physics.flu-dyn
Persistence Problem in Two-Dimensional Fluid Turbulence
我们提出了一个自然的框架，研究在二维流体湍流的持久性问题，通过使用Okubo-Weiss参数$Λ$来区分旋涡和拉伸区域。然后，我们使用一个直接的数值模拟（DNS）的二维，不可压缩的纳维-斯托克斯方程与Ekman摩擦研究概率分布函数（PDF）的持续时间的涡和拉伸区域采用欧拉和拉格朗日测量。我们发现，在欧拉的情况下，持续时间的PDF有指数的尾巴，相比之下，拉格朗日粒子的PDF，在涡旋区域，有一个幂律的尾巴与指数$θ=2.9\pm0.2$。
2011-02-03 astro-ph.SR cond-mat.stat-mech nlin.CD
Data-driven modeling of multiscale phenomena with applications to fluid turbulence
School of Physics, Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院物理学院）；Department of Mathematics, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校数学系）
本文提出了一种新型数据驱动框架，用于构建准确且通用的多尺度现象等价模型，无需依赖特定物理假设。通过不可压缩流体湍流示例，推导出包含显式可解释演化方程的有效场论，能够准确描述小尺度对大尺度的影响，包括反散射现象。
2026-04-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Sub-Kolmogorov-Scale Fluctuations in Fluid Turbulence
我们与湍流中的速度梯度的间歇性波动的一个整体范围内的局部耗散尺度概括的图片一个单一的平均耗散长度。这些局部耗散尺度作为雷诺数的函数的统计分布是在强迫均匀各向同性湍流的数值模拟中确定的，该数值模拟具有以前从未应用过的光谱分辨率，该光谱分辨率超过标准分辨率至少八倍。尺度分布的核心与理论预测一致。雷诺数的增加导致产生更精细的局部耗散尺度。这与耗散范围内大波数能谱的不太陡峭的衰减一致。最高泰勒微尺度雷诺数R_lambda=107的能谱没有显示出瓶颈。
2007-10-22 nlin.CD physics.flu-dyn
Wilson-Fisher renormalization of discrete gravity-capillary wave turbulence in viscous fluids
Translational Biophysics, Instituto de Investigaci\'on Sanitaria Hospital 12 de Octubre, 28041 Madrid, Spain
本研究通过实验实现了在粘性流体中离散重力-毛细波湍流中的威尔逊-费舍尔重整化，揭示了非线性转移与粘性阻尼之间的平衡关系，并验证了相关标度定律。
2026-01-15 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
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
Numerical simulations of compressible Rayleigh-Taylor turbulence in stratified fluids
我们目前的瑞利-泰勒湍流的数值模拟结果，使用最近提出的格子玻尔兹曼方法能够描述一致的热可压缩流的外部强迫进行。该方法使我们能够研究系统在近Boussinesq和强可压缩制度。此外，我们表明，当分层是重要的，绝热梯度的存在下导致逮捕的混合过程。
2010-09-29 physics.flu-dyn
Irreversiblity in Bacterial Turbulence: Insights from the Mean-Bacterial-Velocity Model
我们使用平均细菌速度模型来研究二维（2D）\textit{bacterial turbulence}的\textit{irreversibility}，并将其与二维流体湍流模型进行比较。我们进行了广泛的直接数值模拟拉格朗日示踪粒子平流的速度场在这个模型中。我们的工作揭示了一个重要的，定性的方式，其中细菌湍流的不可逆性不同于其流体湍流对应物：\textit{friction}的（或大但为负的）值（或\textit{activity}）参数，能量增量的概率分布函数、沿着示踪剂轨迹或功率是偏斜的（skewed）\textit{positively};因此，细菌湍流中的不可逆性平均而言可导致\textit{particles gaining energy faster than they lose it}，这与2D流体湍流中示踪剂所观察到的情况完全相反。
2022-01-30 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Observation of nonlinear dispersion relation and spatial statistics of wave turbulence on the surface of a fluid
本文报道了流体表面重力-毛细波湍流的实验研究。使用光学方法在时间和空间上同时测量波的振幅。完整的时空功率谱表明，波能量在波矢频率空间中的几个分支上是局域化的。分支的数量取决于波内注入的功率。测量的非线性色散关系被发现是很好地描述了一个法律，这表明参与波湍流的能量传递机制不仅限于纯粹的共振之间的相互作用非线性波。的幂律缩放的空间谱和概率分布的波振幅在一个给定的波数也进行了测量和比较的理论预测。
2010-09-06 cond-mat.other nlin.CD physics.class-ph
Wave turbulence on the surface of a fluid in a high-gravity environment
本文报道了在高重力环境中对流体表面重力-毛细波湍流的观测。通过使用大直径离心机，有效重力加速度被调整到地球重力的20倍。重力和毛细管制度之间的过渡频率，从而增加了十年的理论预测。在每个政权的频率幂律波谱观察，并被发现是独立的重力水平和波的陡度。虽然弱湍流所需的时间尺度分离实验验证，无论重力水平，非线性和耗散时间尺度被发现是独立的规模，作为系统（大规模容器模式）的有限尺寸效应的结果，目前没有考虑到理论。
2019-11-08 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Integrated analysis of energy transfers in elastic-wave turbulence
在弹性波湍流中，强湍流出现在小波数时，而弱湍流出现在大波数时。在傅立叶空间和实空间中数值研究了这些湍流状态共存时的能量传递。详细的能量平衡的解析表达式揭示了在三元相互作用中能量从哪个模式转移到哪个模式。在强湍流中，由外力激发的拉伸能作为动能非局部地、间歇地向大波数传递。在弱湍流中，根据弱湍流理论的共振相互作用产生级联的净能量传递到大的波数。由于系统的非线性表现出很强的时间不确定性，能量转移分别在活跃阶段和温和阶段进行了研究。傅立叶空间中的非局部相互作用的特征是在实空间中的纤维结构的间歇束。
2017-07-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Deconstructing wall turbulence -visualization of resolvent modes
这篇文章伴随着一个流体动力学视频进入画廊的流体运动的第66届年会的美国物理学会流体动力学分部。
2013-10-10 physics.flu-dyn
Two Dimensional Turbulence in a Massless Fluid with a Relativistic Lattice Boltzmann Model
本文提出一种相对论格子玻尔兹曼模型，用于模拟二维无质量流体的湍流行为，并通过零平均搅拌力验证其流动特性，有望应用于石墨烯和Kagome晶格中的电子流体定量模拟。
2021-01-15 astro-ph.HE cond-mat.str-el nucl-th
Interface-induced turbulence in viscous binary fluid mixtures
本文通过 Cahn-Hilliard-Navier-Stokes 方程的直接数值模拟，揭示了低雷诺数二元流体中由界面涨落引发的界面诱导湍流，发现其具有无惯性级联的幂律能谱，并证实了拉格朗日粒子的扩散行为标志着强烈的混合特性。
2025-08-12 nlin.CD physics.flu-dyn
A generalized k-epsilon model for turbulence modulation in fluid-particle flows
大量的文献资料表明，直径大于湍流积分长度尺度10%的颗粒（$D/l >0.1$）倾向于将载流流体的湍流动能增加到高于单相值，本文提出了一个修正的$k-ε$型唯象模型，该模型具有小颗粒无湍流调制的正确渐近极限，颗粒，并增加较大直径的固体。颗粒动力学理论用于推导由于阻力和附加质量力两者而在颗粒和流体之间交换的功，以适应任何颗粒/流体密度比，包括气泡、液滴和重固体。对于较大的颗粒，我们设计了一个新的模型，涡脱落引起的颗粒之间的滑移和湍流，由于颗粒的惯性。通过渐近分析，得到了湍流调制的简单近似公式。固体颗粒的总体效果是，大直径固体的增强是由于旋涡脱落，而小直径的湍流抑制主要是由于湍流阻力和额外的流体耗散。在$D/l = 0.1$周围从抑制到增强的转变对于大范围的粒子雷诺数和斯托克斯数是一个鲁棒的特征，但是我们不能证明这是一个理论基础上的一般关系。实际上，对于较大直径，气泡和液滴可能根本不显示湍流增强，这是由于防止破碎所需的中等湍流水平，并且颗粒和流体之间的速度差可能因此太低而不能发生涡旋脱落。在该模型的基础上，我们发现，在垂直气流中的固体的一些数据显示非常大的湍流增强，只能是由于重力沉降。
2022-11-08 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
Potential landscape and flux field theory for turbulence and nonequilibrium fluid systems
湍流是一个范例，远离平衡系统没有时间反演对称性。为了捕捉湍流的非平衡不可逆性质并研究其影响，我们发展了一种适用于湍流和更一般的由随机纳维-斯托克斯方程控制的非平衡流体系统的势场和通量场论。我们发现，具有时间可逆性的平衡流体系统的特征在于由量化的细致平衡条件的细致平衡约束。在具有非平衡稳态的非平衡流体系统中，细致平衡的破坏直接导致一对相互关联的结果，即非高斯势场和不可逆概率通量，形成“非平衡三位一体”。非平衡三位一体表征了具有内禀时间不可逆性的流体系统的非平衡不可逆本质，并表现在这些系统的各个方面。研究了包含细致平衡破坏的湍流的流体系统的非平衡随机动力学，结果表明，非高斯势场梯度、不可逆概率通量以及可逆对流力和随机搅动力共同驱动系统的非平衡随机动力学.我们揭示了湍流能量级联所必需的能量通量与不可逆概率通量和由细致平衡破坏所产生的非高斯势场之间的潜在联系。以能流为中心，我们证明了充分发展湍流中的五分之四定律是非平衡三位一体的结果和反映。我们还展示了非平衡三位一体如何影响湍流中的标度律。
2018-01-06 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
A Corrsin type approximation for Lagrangian fluid Turbulence
在拉格朗日湍流中，人们面临着这样一个难题：尽管在二维欧拉湍流的逆叶栅中不存在不连续性，但二维纳维尔-斯托克斯流几乎与三维流一样是间歇性的。此外，惯性范围很难探测，它是否存在也值得怀疑。在这里，我们调查的过渡欧拉拉格朗日概率密度函数（PDF），导致一种新的类型的拉格朗日结构函数。这拥有一个扩展的惯性范围类似的情况下，示踪粒子在冻结的湍流速度场。这允许连接到欧拉横向结构函数的缩放。
2007-05-22 physics.flu-dyn
Scale-to-scale energy transfer rate in compressible two-fluid plasma turbulence
本文导出了三维可压缩双流体等离子体湍流中能量传递的精确关系式。在长时间的限制，我们得到了一个精确的法律表示的尺度到尺度的平均能量通量率的两个点增量的流体变量的每个物种，电场和磁场和电流密度，并提出了一个强有力的约束湍流动力学。在适当的假设下，恢复了不可压缩单流体和双流体极限以及可压缩单流体极限。在单一流体的限制下，分析是在忽略和不忽略电子质量的情况下进行的，从而使精确的关系适合于更广泛的应用。在可压缩的两个流体政权，总的能量通量率，不像单流体的情况下，被发现是不变的背景磁场的存在下。精确的关系提供了一种方法来测试是否在等离子体的尺度范围是惯性或耗散，是必不可少的理解空间和稀释天体物理等离子体的非线性性质。
2020-04-29 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Physical foundation of the mathematical concepts in the nonstandard analysis theory of turbulence
介绍并讨论了湍流非标准分析理论中主要数学概念的物理基础。基本事实是不存在绝对零度流体体积。因此，与绝对点相对应的物理对象就是均匀的流体粒子。一般来说，流体粒子对应于单子。均匀流体粒子对应于均匀单子，非均匀流体粒子对应于非均匀单子。微分有两种，一种是基于绝对点的微分，另一种是基于单子的微分。前者用于纳维-斯托克斯方程，后者用于湍流非标准分析理论的基本方程，其封闭形式为本文的方程（7）-（11）。流体的连续性是通过流体质点和流体质点的概念在较低的层次上表现出来的。本文给出了标准分析和非标准分析两种情况下连续性的性质。指出了纳维-斯托克斯方程与方程（7）-（11）在离散化上的不同之处。
2006-01-18 physics.flu-dyn
Lagrangian quantum turbulence model based on alternating superfluid/ normal fluid stochastic dynamics
受最近对嵌入湍流量子液体中的拉格朗日示踪粒子的速度和加速度统计测量的启发，我们提出了一个新的量子湍流中示踪粒子动力学的超统计模型。我们的模型由随机序列S/N/S/...其中粒子在超流体（S）中度过一段时间，在正常流体（N）中度过一段时间。该模型导致超流中产生的幂律分布和正常液体中的高斯分布的叠加，与实验测量非常一致。我们包括记忆效应到我们的分析和概率密度和关联函数目前的分析预测。
2014-08-09 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
