A universal relation between intermittency and dissipation within and beyond homogeneous isotropic turbulence
Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP（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）；Institut für Physik und ForWind, Universität Oldenburg（奥尔登堡大学物理与风电研究所）；Univ. Lille, CNRS, ONERA, Arts et Métiers ParisTech, Centrale Lille（里尔大学、法国国家科学研究中心、法国航空国防技术局、巴黎国立高等工艺学院、中央理工学院）
研究揭示了湍流中耗散常数与间歇性因子的反比关系，为理解不同尺度湍流特性提供了新的经验原则。
2026-08-28 physics.flu-dyn
Scale invariance of intermittency in LES turbulence
本文证明大涡模拟中的经典亚格子模型在所有尺度上保持Navier-Stokes湍流隐藏的尺度不变性，并通过数值模拟验证，使LES成为基础湍流研究的有力工具。
2025-07-07 physics.flu-dyn
Caustics and Intermittency in Turbulent Suspensions of Heavy Particles
在不可压缩的湍流中悬浮的非常重的惯性颗粒之间的速度差的统计被发现是非常间歇的。当粒子在粘性子区间内以一定距离分开时，安静的规则区域和多值焦散线之间的竞争导致粒子速度结构函数的准双分形行为，高阶矩带来焦散线的统计特征。相比之下，对于由惯性距离分开的粒子，速度差统计的特征在于局部霍德尔指数，这是尺度依赖的粒子斯托克斯数的函数。高分辨率的直接数值模拟结果的支持。有人认为，这些发现可能有影响的早期阶段的雨滴形成的暖云。
2009-05-08 physics.flu-dyn
Energy Cascade and Intermittency in Helically Decomposed Navier-Stokes Equations
本文从三维纳维-斯托克斯方程的螺旋度出发，研究了Fourier空间中三元相互作用的性质。利用螺旋傅立叶分解的工具，我们能够访问的一组三元组的能量级联过程和小尺度的不相干性的影响。我们表明，虽然三元相互作用涉及的模式，只有一个符号的螺旋度的结果，以逆级联的能量和一个完整的耗尽的不稳定性，没有这样的三元相互作用的能量级联和惯性范围的三维纳维-斯托克斯方程不稳定性没有明显的影响。
2018-03-26 physics.flu-dyn
From Bifurcations to State-Variable Statistics in Isotropic Turbulence: Internal Structure, Intermittency, and Kolmogorov Scaling via Non-Observable Quasi-PDFs
"La Sapienza" University（罗马大学）
本文探讨了速度和温度增量的偏斜度与统计间歇性之间的内在联系，通过非可观测准PDFs分析湍流内部结构和柯罗莫戈夫标度。
2026-03-29 physics.flu-dyn
Inertial Range Scaling, Karman-Howarth Theorem and Intermittency for Forced and Decaying Lagrangian Averaged MHD in 2D
我们提出了一个推广的Karman-Howarth定理的拉格朗日平均磁流体动力学（LAMHD-alpha）方程。在数值模拟中研究了作为该定理推论的标度律，以及纵向结构函数指数的标度。本文对磁普朗特数等于1的自由衰减和受迫二维MHD湍流进行了数值模拟，直接求解MHD方程，并采用1/2和1/4分辨率的LAMHD α方程。观察到三阶结构函数随长度的线性标度。的LAMHD-α方程还捕获的纵向结构函数指数的异常标度高达8阶。
2006-04-03 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
Analysis of inertial-range intermittency in forward and inverse cascade regions in isotropic turbulence
本文通过条件化局部能量级串率，分析各向同性湍流中正向与反向级串区域的速度增量统计，发现横向增量间歇性相近，而纵向增量偏度在两类区域中差异显著，并基于 JHTDB v2.0 新数据系统完成验证。
2025-04-06 physics.flu-dyn
Intermittency in the relative separations of tracers and of heavy particles in turbulent flows
本文给出了雷诺数为$Re_λ\sim 300$的三维均匀各向同性湍流中颗粒相对弥散的直接数值模拟结果。我们研究点状被动示踪剂和重粒子，在斯托克斯数St = 0，0.6，1和5。粒子从局部源发射，以数千束的形式，在时间上周期性地发射，从而达到前所未有的统计精度，两点观测值的事件总数为$10^{11}$。示踪剂的概率密度函数的右尾与Richardson的自相似预测有明显的偏差，表明分散过程具有间歇性。在我们的数值实验中，一旦测量一个事件的概率达到百万分之一的量级或更少，这种偏差就会显现出来，因此大型数据集至关重要。有限雷诺效应的作用和相关的波动时，对分离跨越粘性和惯性范围尺度之间的边界进行了讨论。基于多重分形理论的惯性范围不稳定性和有效的大雷诺数的渐近预测被发现同意的数据比理查森理论。当考虑重粒子时，其惯性过滤掉粘性尺度波动，该协议得到改善。通过使用退出时间统计，我们还表明，事件相关的对经历异常缓慢的惯性距离分离有一个非自相似的概率分布函数。
2015-02-18 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
Energy flux enhancement, intermittency and turbulence via Fourier triad phase dynamics in 1D Burgers equation
本文对雷诺数为$\mathrm{Re} \approx 2.7 \times 10^4$的一维随机受迫Burgers方程的Fourier空间三元组相动力学进行了理论和数值研究。我们证明，惯性范围内的傅里叶三和弦相位显示出一种集体行为，其特征是间歇性的同步和对齐周期，这让人想起Kuramoto模型（Kuramoto 1984），并与物理空间中的冲击碰撞直接相关。这些同步周期有利于有效的能量通量在整个惯性范围内向小尺度，导致强烈的突发性耗散和增强相干的傅立叶能谱。快速的时间尺度的同步发病降级的能量动态到一个被动的角色：这是进一步检查使用一个减少系统的傅立叶振幅固定在时间-一个相位模型。我们发现，间歇性的三和弦相动力学持续没有振幅的演变，我们广泛地恢复了许多完整的Burgers系统的特点。此外，对于完全Burgers和相位仅系统的物理空间速度统计数据表明，三元组相位对齐是直接相关的非高斯统计通常与结构功能的湍流系统中的不稳定性。
2018-05-25 physics.flu-dyn
A Theory of Inertial Range Similarity in Isotropic Turbulence
我们考虑在最大尺度下定常强迫驱动的不可压缩流中高雷诺数各向同性湍流的平衡统计。出于壳模型观测，我们开发了一个相似理论的惯性范围从明确规定的假设。在合适的变量下，该理论是标度不变的，但在传统变量下，它表现出反常标度。我们得到的潜在的概率密度函数，标度指数，和系数的结构功能。惯性距离长度刻度也出现了。
2006-03-22 physics.flu-dyn
Shell model intermittency is the hidden self-similarity
我们发现，在湍流的Sabra壳模型的惯性区间观察到的间歇动力学可以严格地与标度自相似性的性质。在这一点上，时空标度对称性（如K41理论）被新的隐标度对称性所取代，隐标度对称性是以特殊的重新标度坐标和时间表示的无粘动力学的精确对称性。基于自相似统计量，导出了线性算子的反常标度指数用Perron-Frobenius特征值表示的公式。通过大量的数值模拟验证了理论结论。
2022-01-11 physics.flu-dyn
Lagrangian time scale of rotation for inertial fibers in isotropic turbulence
使用时间分辨测量的刚性惯性纤维的取向在一个惯性坦克，我们调查的自相关性，他们的翻滚率。在忽略光纤惯性的情况下，基于光纤长度L的Kolmogorov惯性距离定标法可以很好地预测相关时间（$τ_d$）。对于惯性纤维，我们提出了一个简单的模型，考虑纤维的惯性（由翻滚斯托克斯数测量）和粘性扭矩，准确地预测相关时间和翻滚速率的方差。
2019-10-05 physics.flu-dyn
Inertial spheroids in homogeneous, isotropic turbulence
本文研究了{ \it惯性}圆盘和杆在三维均匀各向同性湍流中的旋转动力学。特别是，我们展示了如何对齐和去相关的时间尺度，这样的球体依赖，关键是，在这两个水平的惯性和纵横比，这些粒子。这些结果说明了惯性的影响-这导致了局部流动几何形状的优先采样-对湍流中圆盘和杆的统计数据。我们的研究结果是重要的各种自然和工业环境中的不对称，球状惯性粒子的湍流运输是无处不在的。
2018-08-03 physics.flu-dyn
Clustering and relative velocities of heavy particles under gravitational settling in isotropic turbulent flows
重力会强烈地影响在湍流中沉降的相同尺寸的重颗粒的相对速度的空间聚集和不稳定性。我们提出了一个模型的时间尺度的流体速度梯度所看到的粒子对，并提出了一个有效的Kubo数的基础上，这个时间尺度来解释重力增强集群的机制。我们探讨了重力引起的粒子径向相对速度（RRV）在不同的斯托克斯数的基础上，在时间上向后的相对色散和流体场的优先采样的不稳定性的减少或增强的机制。这些影响的重力集群和RRV必须参数化的几何碰撞内核。
2015-07-27 physics.flu-dyn
Intermittency in 2D soap film turbulence
本文研究了流动肥皂膜中二维湍流的雷诺数依赖性。本文所用的雷诺数为泰勒微尺度雷诺数R_λ，其范围为20 ~ 800。对于逆能量级联和直接涡度拟能级联都发现了强的不稳定性，这可以通过以下方式来测量：（a）惯性标度r下速度差P（δu（r））的pdf，（b）P（\partial_x u）的峰度，以及（c）所谓的不稳定性指数μ的标度来测量，如果不存在不稳定性，则不稳定性指数为零。措施（b）和（c）是定量的，而（a）是定性的。这些测量结果与以前的一些结果不一致，但不是全部。速度导数在所有R_λ处都是非高斯的，但随着R_λ增大到可能达到的最大值，速度导数有变为高斯的迹象。P（δu（r））在不同r下的峰度表明，不稳定性与尺度有关。结构函数标度指数也偏离强烈的Kraichnan预测。对于涡度拟能级联，涡度在R_λ中按幂律衰减。这项研究表明，需要重新审视二维湍流的统计数据。
2013-11-14 physics.flu-dyn
An amplitude-frequency study of turbulent scaling intermittency using Empirical Mode Decomposition and Hilbert Spectral Analysis
Hilbert-Huang变换是近年来提出的一种将非线性、非平稳时间序列分解为不同模式之和的方法，每个模式都有一个特征频率。在这里，我们展示了这种方法的第一次成功应用均匀湍流时间序列。我们将每种模式与耗散、惯性范围和积分尺度联系起来。然后，我们推广这种方法，以便在惯性范围内，在振幅-频率空间中的湍流的标度不稳定性的特征。新方法首先验证使用分数布朗运动模拟。然后，我们得到一个二维的振幅-频率表示的PDF的湍流波动的缩放趋势，我们展示了如何使用这种方法可以检索多重分形指数。我们还发现，对数泊松分布拟合速度振幅pdf比对数正态分布。
2014-01-17 physics.data-an physics.flu-dyn
Intermittency and Universality in Fully-Developed Inviscid and Weakly-Compressible Turbulent Flows
我们进行了均匀和各向同性可压缩湍流的高分辨率数值模拟，平均三维马赫数接近0.3。我们研究了速度、密度和熵的不透明度的统计性质。对于速度场，这是主要的量，可以比较各向同性不可压缩的情况下，我们发现没有统计差异，其行为在惯性范围内，由于轻微的可压缩性或不同的耗散机制。对于密度场，我们发现证据的“前”的结构，虽然没有冲击产生的模拟。
2007-09-19 nlin.CD physics.flu-dyn
On the large-scale vertical velocity intermittency of turbulent wall flows
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；University of Sydney（悉尼大学）；Italian Institute for Environmental Protection and Research (ISPRA)（意大利环境保护与研究研究所）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Duke University（杜克大学）
基于惯性力与压力主导平衡，提出预测中性分层壁面湍流大尺度垂直速度间歇性的理论，并通过实验验证其普适性，揭示了下梯度闭合近似在气象和气候模型中的局限性。
2026-06-23 physics.flu-dyn
Spectral and Intermittency Properties of Relativistic Turbulence
利用高分辨率数值模拟研究了长波长速度波动接近光速时可压缩流体中的各向同性湍流。光谱分析揭示了相对论运动的惯性子范围，具有广泛的5/3指数。提出了基于四速度的广义洛伦兹协变结构函数。这些结构函数扩展了She-Leveque模型的相对论性制度的不稳定性。
2013-01-03 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hidden scale invariance of turbulence in a shell model: from forcing to dissipation scales
本文在壳模型中揭示隐藏标度不变性贯穿强迫至耗散尺度，从该对称性推导惯性区异常标度律，并表明特殊耗散模型可消除耗散间歇性，从而从运动方程对称性导出多分形理论。
2023-02-02 physics.flu-dyn
The influence of Reynolds and Froude number on the motion of settling, bidisperse inertial particles in turbulence
利用直接数值模拟（DNS）方法，研究了Taylor Reynolds数$R_λ$和Froude数$Fr$对各向同性湍流中双分散惯性颗粒沉降运动的影响。粒子的加速度在双分散粒子的相对运动中起着关键作用，我们发现，减少$Fr$导致的加速度的增强，但抑制其不稳定性。对于斯托克斯数$St>1$，重力增强了$R_λ$对加速度的影响，因为沉降导致颗粒加速度受到更大范围的流动尺度的影响。粒子相对速度的概率密度函数（PDF）的结果表明，对于双分散粒子，减小$Fr$会导致它们在垂直（平行于重力）和水平方向上的相对速度的增强。重要的是，我们的研究结果表明，即使当颗粒沉降非常快，湍流继续发挥关键作用，在他们的垂直相对速度，并越来越多的$R_λ$是增加。出现这种情况是因为，虽然沉降速度可能比湍流的典型速度大得多，但由于不稳定性，存在湍流对颗粒运动的贡献与重力沉降的贡献相同的流动区域。
2018-08-04 physics.flu-dyn
Thermal Fluctuations in the Dissipation Range of Homogeneous Isotropic Turbulence
利用波动流体力学，我们调查的均匀，各向同性湍流的耗散范围内的热波动的效果。模拟证实了理论预测，这些波动的长度尺度相当于柯尔莫哥洛夫长度的能量谱占主导地位。我们还发现，在远耗散范围内的Kraichnan预测的极端不稳定性取代高斯热均分。
2021-09-17 physics.flu-dyn
Forward and backward in time dispersion of fluid and inertial particles in isotropic turbulence
本文从理论和数值两方面研究了各向同性湍流中流体和惯性粒子对的时间向前（FIT）和时间向后（BIT）色散。已知流体粒子在三维湍流中比FIT更快地分离BIT，并且我们发现惯性粒子也是如此。然而，我们发现，在惯性粒子分散的不可逆性是在一般情况下比流体粒子强得多。例如，BIT与FIT均方间隔的比率对于惯性颗粒可以比对于流体颗粒大高达一个数量级。我们还发现，对于惯性粒子和流体粒子的不可逆性变得更强的规模，他们的分离减少。关于不可逆性的物理机制，我们认为，而流体粒子对分散的不可逆性可以理解的方向偏差所产生的能量转移过程中的湍流，惯性粒子的经验产生的不可逆性的额外来源的非本地贡献，其速度动力学，贡献消失在极限${St\to0}$，其中$St$是粒子斯托克斯数。对于每个给定的初始（最终，在时间向后的情况下）分离$\bm{r}^0$，存在分散不可逆性最强的最佳值$St$，因为这样的颗粒最佳地受到两种不可逆性源的影响。我们推导出分析表达式的位，均方分离的惯性粒子和比较的预测…
2015-07-22 physics.flu-dyn
Mechanisms for the clustering of inertial particles in the inertial range of isotropic turbulence
本文研究了各向同性湍流惯性区中惯性粒子成团的物理机制。我们分析的准确，但不封闭，方程的径向分布函数（RDF）和比较的机制，它描述了集群的耗散和惯性范围。我们证明，在限制${St_r\ll1}$，其中$St_r$是斯托克斯数的基础上的涡流周转时间尺度分离$r$，在惯性范围内的聚类可以理解为由于优先采样的粗粒度的流体速度梯度张量在该尺度。当使用${St_r\gtrsim\mathcal{O}(1)}$时，此机制让位于非本地群集机制。这些发现表明，惯性范围内的聚集机制与我们为耗散机制确定的机制类似（参见\emph{New J. Phys.} \textbf{16}：055013，2014）。此外，我们讨论了我们在惯性范围内识别的聚类机制与Coleman \& Vassilicos开发的“扫杆”机制之间的相似性和差异（Phys. Fluids 21：113301，2009）。我们认为，当${St_r\ll1}$的扫杆机制是相当于我们的机制在惯性范围内，如果粒子悬浮在Navier-Stokes湍流，但扫杆机制打破了${St_r\gtrsim\mathcal{O}(1)}$。该论点还解释了为什么扫杆机制是无法预测的运动学模拟中的粒子聚类。然后，我们考虑Zaichik \& Alipchenkov（Phys. Fluids. 19：113308，2007），并使用它，与我们的分析结果一起，来预测…
2014-11-26 physics.flu-dyn
Vortex tubes in velocity fields of laboratory isotropic turbulence
在雷诺数为100-300的网格湍流中同时测量了流向和横向速度。我们提取了典型的不透明度模式，这是一致的速度分布的Burgers和Lamb-Oseen涡。这些涡流管的半径估计是几个Kolmogorov长度。
2000-10-24 physics.flu-dyn
Analysis of the forward and backward in time pair-separation PDFs for inertial particles in isotropic turbulence
本文利用理论和直接数值模拟（DNS）研究了各向同性湍流中惯性粒子对分离的时间向前（FIT）和时间向后（BIT）概率密度函数（PDF）。与我们早期的研究一致（Bragg等人，Phys. Fluids 28，013305（2016）），其中我们比较了FIT和BIT均方分离，我们发现惯性粒子分离BIT比FIT快得多，不可逆性的强度取决于粒子对的最终/初始分离及其斯托克斯数$St$。然而，我们也发现，不可逆性在完整PDF的行为中以微妙的方式出现，而在均方分离中则没有。在理论中，我们得到新的预测，包括预测的BIT/FIT PDF的${St\geq O(1)}$，并最终/初始分离的耗散制度。预测表明，在耗散范围内的粒子相对速度的焦散如何影响对分离PDF的缩放，导致PDF与代数衰减的尾巴。预测的PDF的功能行为是普遍的，因为它不依赖于底层湍流的不稳定性水平。我们还分析了流体粒子在短时间内的成对分离PDF，并使用多重分形形式主义来描述流体相对速度分布，构建理论预测。理论和数值结果都表明，小尺度下惯性粒子对色散的极端事件主要是由它们与湍流速度场的非局域相互作用所决定的，而不是由于湍流本身的强耗散范围不稳定性。
2017-08-14 physics.flu-dyn
On small-scale and large-scale intermittency of Lagrangian statistics in canopy flow
在冠层流动中，流体与表面安装的障碍物的相互作用导致强烈的湍流，在中性稳定的大气表面层中主导着分散和混合。这项工作的重点是在拉格朗日速度统计的冠层流，这是观察到两种不同的形式。第一，小规模的不稳定性，表示由非高斯和不自相似的统计的速度增量。分析表明，与以前的结果比较一致，从均匀各向同性湍流（HIT）使用多重分形模型，扩展的自相似性，和加速度自相关。这些观测结果表明，冠层流中的小尺度拉格朗日不稳定性的图像与HIT中的图像相似，因此，它们将通用拉格朗日不稳定性的思想扩展到某些非均匀和各向异性流。其次，它是观察到的能量增量的RMS沿拉格朗日轨迹依赖于轨迹的时间平均湍流速度的方向。随后的分析表明，流被冠层阻力衰减，而结构函数的标度不变。这一观测结果意味着拉格朗日统计量中存在大尺度不稳定性。因此，这项工作提出了第一个经验证据的间歇拉格朗日速度统计在冠层流存在于两个不同的意义上，发生由于不同的机制。
2021-01-09 physics.flu-dyn
Large-scale intermittency and rare events boosted at dimensional crossover in anisotropic turbulence
了解湍流中的罕见事件为极端天气科学提供了基础，其中大气由纳维-斯托克斯方程（NSE）建模。在各向同性流体的NSE的解决方案中，各种量，如流体速度，大致遵循高斯分布，其中极端事件仅在与耗散主导长度尺度或异常标度制度相关的小规模量中突出。使用数值模拟，这项研究揭示了另一个普遍的促进机制，在更大的尺度上，如果三维流体伴随着强大的二维各向异性，是在大气中的情况。二维和三维之间的维度交叉产生了突出的厚尾非高斯分布，伴随着巨大的链状结构，具有密集的自组织涡旋（蛇形组织涡旋（SOV））。这种提升是由于在交叉长度尺度上可用相空间的突然增加而引起的。由于在小的空间尺度上，发现的非线性比常规的非线性涉及更大的能量，它支配着天气系统中的极端事件和混沌不可预测性。
2018-11-20 physics.flu-dyn
Log-stable law of energy dissipation as a framework of turbulence intermittency
为了描述湍流的小尺度不稳定性，假设在惯性范围内的长度尺度上平滑的能量耗散率的对数的概率密度函数具有自相似性。其结果是Kolmogorov在1941年的经典理论的延伸，即，一个单参数框架，其中对数服从某种稳定分布。的耗散率和两点速度差的标度律。它们与理论约束和观测到的标度律是一致的。还讨论了确定参数值的物理学。
2015-03-06 physics.data-an physics.flu-dyn
Rotations of small, inertialess triaxial ellipsoids in isotropic turbulence
小，惯性三轴椭球体的旋转运动的统计计算沿拉格朗日轨迹提取均匀各向同性湍流的直接数值模拟。在\citet{ChevillardMeneveau13}的基础上，考虑了粒子的角速度及其沿三个主轴方向的分量。粒子的角速度，称为粒子拟能的方差，被发现与细长形状的粒子增加。考虑涡量和应变率对粒子旋转的贡献，解释了这种趋势。结果表明，大部分粒子涡拟能是由流体涡引起的。应变率引起的旋转，这是敏感的形状，主要是由应变涡相互作用取消。其余的应变率引起的旋转是负责弱变化的粒子拟能。对于所有形状的粒子，大部分的拟能是在最长轴的旋转，这是由于最长轴和流体涡之间的对齐。粒子绕每个轴的角速度的积分时标表明，绕最长轴的旋转是最持久的，但完整的旋转是罕见的。
2016-11-29 physics.flu-dyn
Evidence for multiplicative cascades as the origin of small-scale intermittency in turbulence
本研究提供了小尺度湍流中强烈事件的动力学与能量级联之间关系的证据。我们使用广义（Hölder）的手段来跟踪强烈的事件的涡度拟能和耗散的各向同性湍流的直接数值模拟的时间演化。我们表明，这些事件调制的大规模波动，它们的演变是一致的本地乘法级联，假设由一个广泛的类湍流的不稳定性模型。
2021-05-16 nlin.CD physics.flu-dyn
Intermittency of velocity circulation in quantum turbulence
速度环量是对封闭路径内流体旋转的一种度量，是经典和量子流中的基本观测。它确实是无粘经典流体的拉格朗日不变量。在量子流中，环流是量子化的，它取的离散值直接与路径所包围的细涡丝的数量和方向有关。通过改变这种闭合回路的大小，环流提供了一种衡量流动结构对所考虑尺度的依赖性的方法。在这里，我们考虑的尺度依赖的流通统计量子湍流，使用高分辨率的直接数值模拟的广义Gross-Pitaevskii模型。结果进行了比较，从不可压缩的纳维-斯托克斯方程模拟得到的环流统计。当积分路径小于平均涡间距离时，由于环流的量子化，量子湍流中的环流统计显示出极端的间歇性行为，与经典流动的粘性尺度形成鲜明对比。相比之下，在更大的尺度上，环流力矩与经典湍流惯性范围内的统计数据显示出惊人的相似性。这包括出现的幂律标度预测从柯尔莫哥洛夫的1941年的理论，以及严格遵循最近提出的双分形模型在经典流的流通时刻的不透明度偏差。迄今为止，这是在大尺度量子湍流中最有说服力的证据。此外，我们的研究结果强烈加强了经典和量子湍流之间的相似性，突出了惯性范围动力学的普遍性，包括不连续性，在这两个先验非常不同的系统。
2021-01-29 cond-mat.other physics.flu-dyn
Experimental Lagrangian structure functions in turbulence
本文介绍了在中等雷诺数下用粒子跟踪测速仪在湍流中进行的实验所得到的拉格朗日性质。为了获得拉格朗日结构函数和测量小时间尺度的不稳定性，对粒子轨迹的精确采样是必不可少的。测量体积的有限性会使结果产生显著的偏差。我们提出了一个强大的方法来克服这个障碍。尽管没有充分发展的惯性范围内，我们观察到强大的耗散尺度的不稳定性。多重分形模型只能部分再现结果。
2009-05-15 physics.flu-dyn
One-point and two-point statistics of homogeneous isotropic decaying turbulence with variable viscosity
采用高分辨直接数值模拟（DNS）方法，研究了低雷诺数条件下变粘度流体中均匀各向同性湍流的衰减过程。目前的工作所解决的问题是如何量，如动能和相关的耗散率，以及湍流的尺度间传输机制的局部波动的粘度改变。从湍流动能的一点收支方程出发，表明平均耗散率几乎不受变粘性效应的影响。这一结果是由当地的粘度和当地的速度梯度之间的负相关性解释。然而，耗散是一个高度波动的量，具有很强的不稳定性。从统计分析表明，具有可变粘度的湍流的特征在于由一个增强的水平的小规模的不稳定性，这导致在存在较小的长度尺度和修改后的湍流混合。通过速度结构函数的收支方程，分析了粘性变化对湍流叶栅的影响。从DNS它示出，粘度梯度有助于尺度间的传输机制的形式的逆传输，其中信息传播从小尺度到大尺度。
2018-09-20 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
Study on preferential concentration of inertial particles in homogeneous isotropic turbulence via Big-Data techniques
我们提出了一个实验研究的优先浓度的子Kolmogorov惯性粒子在主动网格生成的均匀和各向同性的湍流，其特征在于通过Voronopartite镶嵌。我们表明，簇和空隙的检测和定量的激光强度和高值的颗粒体积分数$ϕ_v$的影响。不同的偏见的统计的Voronopathic细胞进行了分析，以提高检测的可靠性和鲁棒性的集群和空洞的表征。我们通过采用大数据技术来实现这一点，该技术允许处理粒子图像的速度比标准算法快10倍。最后，由于已知优先浓度取决于多个参数，我们进行了实验，其中一个参数变化，所有其他参数保持不变（$ϕ_v$，基于泰勒长度尺度的雷诺数$Re_λ$，以及与湍流相互作用的颗粒的停留时间）。我们的研究结果证实，在协议与已发表的工作，聚簇增加与$ϕ_v$和$Re_λ$。另一方面，我们发现了新的证据表明，簇的平均大小增加与$Re_λ$，但减少与$ϕ_v$和簇沉降速度的强烈影响$Re_λ$的最大值在这里研究，$Re_λ= 250$。
2019-07-17 physics.flu-dyn
Onset of Intermittency and Multiscaling in Active Turbulence
该研究通过流体动力学模型，揭示了主动湍流中随细菌活性变化产生的间歇性起始与结构函数多标度特性，衔接了高低雷诺数流动研究，为探索流动间歇性成因提供了新方向。
2025-03-25 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
The effect of $Re_λ$ and Rouse numbers on the settling of inertial particles in homogeneous isotropic turbulence
在风洞中对主动网格湍流中稠密亚Kolmogorov粒子的沉降速度进行了实验研究。使用相位多普勒干涉，我们观察到的惯性颗粒的沉降速度的修改，均匀各向同性湍流和稀释条件下$ϕ_v\leq O(10)^{-5}$，是由泰勒为基础的雷诺数$Re_λ$的载体流。相反，我们没有发现流体和重力加速度之间的比率的强烈影响（即，$γ\sim(η/τ_η^2)/g$）对颗粒沉降行为的影响。值得注意的是，我们的研究结果表明，阻碍的沉降速度（即测量的颗粒沉降速度小于其各自的一个在静止流体条件下）的颗粒所经历的增加值的$Re_λ$，逆转沉降增强下发现中间$Re_λ$条件。这一观察结果适用于所研究的所有颗粒尺寸，并且与文献中先前的实验数据一致。在研究的最高$Re_λ$，$Re_λ>600$，粒子增强制度不再存在。我们的数据还表明，对于中等Rouse数，当通过载波相位rms波动将该差异归一化时，测量的颗粒沉降速度与其在静止流体条件下的速度之间的差异与Rouse成线性比例，即，$(V_p-V_T)/u\sim -Ro$。
2020-11-10 physics.flu-dyn
Intermittency in turbulent emulsions
研究了两种不混溶的同密度流体乳状液中湍流的统计特性。我们计算的第一次之间的速度增量的条件是位于同一阶段或不同的阶段，并检查其概率密度函数（PDF）和相关的结构函数（SF）。这使我们能够证明，该接口的存在下，降低了偏度的PDF在低于Kolmogorov-Hinze规模的尺度，因此对耗散尺度，这是量化的三阶SF的能量通量的大小。对高阶流场的分析表明，多相湍流比单相湍流具有更强的间歇性。特别是，当地的标度指数的SF显示饱和度的Kolmogorov-Hinze规模和以下，这表明存在大的速度梯度的接口。有趣的是，经典的均匀各向同性湍流的统计方法时，显着增加分散相的粘度。
2023-01-04 physics.flu-dyn
Analysis of a Symmetry leading to an Inertial Range Similarity Theory for Isotropic Turbulence
我们提出了一个理论攻击的经典问题的不稳定性和反常标度的湍流。我们的重点是在一个理想的情况下：高雷诺数各向同性湍流驱动的稳定的大尺度强迫。此外，流体是不可压缩的，并且不存在限制边界。我们从速度场的一组好的基函数开始。这些是真实的，没有分歧的。对于傅立叶空间中的每个波矢量k，存在一对分别具有左手和右手极性的基函数。各向同性使得常数|k|壳上的所有k在统计上相等。因此，该壳中的基函数的系数X+和X-变成两个随机变量，其联合pdf描述尺度L =2*pi/ |k|的统计。此外，（X+）**2+（X-）**2成为能量的随机变量。切换到极坐标，联合pdf以方位角模式展开。我们专注于轴对称模式，它本身是一个PDF和其特征在于它的径向轮廓P（r;L）。壳层模型和DNS数据的观测结果表明：（1）P（r;L）的矩在L中服从幂律;（2）剖面服从仿射对称性P（r;L）=C（L）*f（（lnr-mu（L））/sigma（L））。我们提出一个问题：什么统计数据符合这两种观察？答案令人满意。我们用几个常数解析地求出函数f、μ、σ C。此外，我们还得到了幂律中的标度指数和系数的封闭形式表达式。虚拟原点也作为惯性范围的固有长度尺度L0出现。
2007-02-09 physics.flu-dyn
Arbitrary-order Hilbert spectral analysis and intermittency in solar wind density fluctuations
本文用任意阶希尔伯特谱分析方法研究了惯性和动力学范围的太阳风湍流特性，并将其应用于高分辨率密度测量。由于样本量小，以及存在强非平稳行为和大尺度结构，经典的结构函数分析无法检测惯性范围内的幂律行为，并且可能低估标度指数。然而，希尔伯特谱方法提供了一个最佳的估计的标度指数，这已被发现是接近那些在充分发展的流体动力学湍流的速度波动。在较小的尺度下，质子陀螺标度以下，系统失去其间歇性的多尺度特性，并收敛到一个单分形过程。在小尺度下得到的标度指数与经典的分数布朗运动的标度指数吻合得很好，表明该过程具有长期记忆性，并且在谱突变尺度附近不存在相关性.这些结果对太阳风中的动力学范围湍流模型提供了重要的约束。
2018-04-06 astro-ph.SR physics.data-an physics.flu-dyn
Passive scalars: mixing, diffusion and intermittency in helical and non-helical rotating turbulence
我们使用直接数值模拟计算结构函数，标度指数，概率密度函数和湍流输运系数的被动标量在湍流旋转螺旋和非螺旋流。我们表明，螺旋度影响的惯性范围缩放的速度和被动标量旋转时，存在，与$\sim k_{\perp}^{-1.4}$的被动标量方差谱的谱法一致。这个标度律与\cite{imazio2011}中提出的旋转非螺旋流的唯象论证是一致的，该论证指出，如果能量遵循$E(k)\sim k^{-n}$定律，则被动标量方差遵循具有$n_θ=(5-n)/2$的$V(k) \sim k^{-n_θ}$定律。利用该定律得到的二阶标度指数，利用Kraichnan模型，我们得到了被动标量的反常标度指数，与数值计算结果符合得很好.间歇性的被动标量被发现是强于在非螺旋旋转的情况下，结果也证实了较强的非高斯尾场增量的概率密度函数。最后，Fick定律被用来计算在平行和垂直于旋转轴的方向上的有效扩散系数。计算表明，在旋转流中螺旋度的存在下，水平扩散减少，而垂直扩散增加。我们使用平均场参数来解释这种行为的速度场波动的幅度。
2015-03-04 physics.flu-dyn
Reynolds number effect on the velocity increment skewness in isotropic turbulence
利用EDQNM模型计算了各向同性湍流的二阶和三阶纵向结构函数和波数谱，并与多重分形模型的结果进行了比较。在风洞实验中可获得的最高雷诺数$R_λ=2500$下，多重分形模型和EDQNM都对速度增量偏度的惯性范围标度给出幂律修正。对于EDQNM，这种校正是有限雷诺数效应，而对于多重分形形式主义，它是在任何高雷诺数下持续存在的不稳定性校正。此外，这两种方法产生的耗散和近耗散范围内的速度波动的二阶和三阶统计的现实行为。相似性和差异突出，特别是雷诺数的依赖性。
2011-01-25 physics.flu-dyn
Intermittency-Driven Turbulence Cascade Memory Extends the Markov-Einstein Coherence Length Beyond the Canonical Estimate
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
研究通过直接数值模拟发现，间歇性驱动的湍流级联记忆延长了马尔可夫-爱因斯坦相干长度至三倍经典值，揭示了非马尔可夫修正的必要性。
2026-04-27 physics.data-an physics.flu-dyn
Unified multifractal description of longitudinal and transverse intermittency in fully developed turbulence
Texas Tech University（德州理工大学）
本文提出统一的多标度框架，用于描述完全发展湍流中纵向和横向间歇性，揭示了横向梯度尺度由混合结构函数决定，并通过高精度模拟验证了其有效性。
2026-01-18 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Heavy and light inertial particle aggregates in homogeneous isotropic turbulence: A study on breakup and stress statistics
本文通过直接数值模拟和拉格朗日法跟踪研究了不可压、均质、各向同性三维湍流中惯性固体聚集体的破碎过程。在Maxey-Riley-Gatignol运动方程的点粒子近似下，我们分析了剪切应力和阻力应力的时间序列的统计特性，这两个应力在这里都被认为是粒子破碎的原因。我们观察到，无论斯托克斯数，由湍流速度梯度产生的剪切应力同样会影响惯性和中性浮力聚集体的破碎统计，并决定松散聚集体的破碎率。当密度比是从统一不同，拖曳应力成为主导，并被认为是能够导致破碎的最具抵抗力的聚集体。目前的工作铺平了道路，包括在人口平衡模型解决颗粒破碎的湍流惯性的作用。
2022-11-07 nlin.CD 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
Intermittency, fluctuations and maximal chaos in an emergent universal state of active turbulence
本文研究低雷诺数活性悬浮液流体力学模型，发现在超过临界活性时会涌现具有普适谱标度和间歇性涨落的渐近态，该状态类似于高雷诺数惯性湍流，且极大混沌态与该相变密切相关。
2022-07-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.bio-ph
Clustering of vector nulls in homogeneous isotropic turbulence
我们分析了矢量零的速度，拉格朗日加速度，涡量，来自强迫均匀各向同性湍流在$Re_λ\in [40-610]$的直接数值模拟。我们发现，速度零的聚类比加速度零和涡度零的聚类强得多。然而，这些加速度和涡度零值比速度零值更密集。我们研究了这些零点与$Re_λ$和特征湍流lengthscales集群的标度。我们还分析了点惯性粒子的数据集与斯托克斯数$St = 0.5$，3和6，在$Re_λ= 240$。惯性粒子显示优先浓度的聚类程度，类似于一些性质的聚类的拉格朗日加速零点，在协议与建议的扫杆机制的聚类形成。
2021-03-07 physics.flu-dyn
A-priori study of the subgrid energy transfers for small-scale dynamo in kinematic and saturation regimes
研究了均匀小尺度发电机在运动学、非线性和统计饱和阶段的次网格能量传输的统计特性。我们进行了一个先验分析的数据从一个合奏的直接数值模拟$512^3$网格点和单位磁普朗特数。为了给磁流体动力发电机中不同类型的能量传递的亚网格尺度（SGS）建模提供指导，我们分别考虑了SGS应力张量，包括惯性动力学、洛伦兹力和磁感应。我们发现，所有的SGS能量转移显示一定程度的量子化的尺度依赖性，其各自的概率密度函数。关于惯性动力学，在饱和发电机存在的情况下，会发生不稳定性的耗尽。
2019-02-24 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Effects of electrostatic interaction on clustering and collision of bidispersed inertial particles in homogeneous and isotropic turbulence
本文通过直接数值模拟研究均匀各向同性湍流中电荷分离对双分散惯性颗粒团聚、相对速度和接近速率的影响，并提出Coulomb-湍流参数及运动区转变模型。
2023-12-07 physics.flu-dyn
Oscillations Modulating Power Law Exponents in Isotropic Turbulence: Comparison of Experiments with Simulations
利用网格湍流的实验测量数据和周期性箱中各向同性湍流的直接数值模拟数据，研究了湍流的惯性范围特征，两者都在泰勒尺度雷诺数$R_λ\sim 1000$下。特别是，振荡调制的幂律标度在惯性范围内的结构功能检查到六阶矩。指数比的振荡随着模拟中样本量的增加而减小，但在实验中，即使在大规模平均后，它们仍在$1000$中的$4$部分的低值下存活。这两个数据集在其间歇性特征上是一致的，但在小而可观察的方面有所不同。无论是标度指数本身，也不是所有的粘性效应是一致的再现现有的模型的不稳定性。
2021-06-26 physics.flu-dyn
Material surfaces in stochastic flows: integrals of motion and intermittency
本文研究了 $d$ 维平稳不可压缩随机流中流体微元的长时间统计演化，发现了一族不依赖速度统计特性的 $d!-1$ 个普适随机运动积分。
2022-12-20 math-ph math.MP physics.flu-dyn
