Generation of weakly nonlinear turbulence of internal gravity waves in the Coriolis facility
本文对波浪强迫下的分层湍流进行了实验研究。分层湍流存在于海洋中，并预计将由内部重力波的非线性相互作用所主导，如Garrett & Munk谱所描述的。为了达到湍流制度为主的分层，我们使用的Coriolis设施在格勒诺布尔（法国），大尺寸使我们能够达到制度与低弗劳德数和大雷诺数。分层是通过使用垂直线性变化的盐浓度，我们迫使大尺度波在$6\times6\times 1$ m $^3$域。我们进行时间分辨PIV探测速度场的时空结构。我们观察到一个由波组成的宽带谱。由于流动容器的方形形状以及连续部分，观察到离散模式，该连续部分与随机弱非线性波的轴对称叠加一致。我们的观察支持解释的湍流的强烈分层流体的内波的波动湍流，虽然我们的频谱是很大的不同，从加勒特和芒克频谱。弱湍流继续下降到一个小的截止长度尺度（浮力波长），在该尺度下，预计将过渡到更强的非线性湍流。
2020-06-25 physics.flu-dyn
Forcing homogeneous turbulence in DNS of particulate flow with interface resolution and gravity
我们考虑的情况下，有限大小的球形颗粒是在重力作用下，在均匀的湍流背景流。湍流是被迫与援助的随机强迫方法Eswaran和教皇[计算。Fluids，16（3）：257-278，1988]，而固体颗粒用浸没边界方法表示。强迫计划是用来产生各向同性湍流在垂直细长的盒子，以保证更好的去相关的拉格朗日信号在重力方向。由于只有有限数量的傅立叶模式被强制，因此可以直接在物理空间中评估强制场，从而避免全尺寸变换。从受迫动量方程出发，导出了箱平均动能的收支。中等规模的模拟稀悬浮液在低泰勒尺度雷诺数$Re_λ=65$，小密度比$ρ_p/ρ_f=1.5$和两个伽利略数$Ga=0$和120进行了长时间间隔，以排除缓慢发散的可能性。结果表明，在零重力下的结果是完全符合以前的实验测量和可用的数值参考数据。有限重力情况下的具体特点进行了讨论，相对于减少的平均沉降速度，加速度统计和拉格朗日自相关。
2015-11-26 physics.flu-dyn
Small-scale dynamics of settling, bidisperse particles in turbulence
我们使用直接数值模拟（DNS）来研究各向同性湍流中沉降的双分散颗粒的动力学。与以前的研究一致，我们发现，没有重力（即$Fr=\infty$，其中$Fr$是弗劳德数），双分散性导致相对速度的增强，并抑制其空间聚类。对于$Fr<1$，重力方向上的相对速度被双分散颗粒的差异沉降速度所增强，正如所预期的那样。然而，我们也发现，重力可以强烈地增强在“水平”方向上的相对速度（即在垂直于重力的平面中）。这种非平凡行为的发生是因为快速沉降的颗粒沿着其轨迹经历流体速度场的快速波动，导致增强的颗粒加速度和相对速度。事实上，结果表明，即使当$Fr\ll1$，湍流仍然可以发挥重要的作用，不仅在水平运动，而且在垂直运动的颗粒，具有重要意义的理解的混合率的沉降双分散颗粒在湍流。我们还发现，重力大大减少了bidisperse颗粒的聚类。这些结果是惊人的不同的单分散的情况下，最近的结果表明，当$Fr<1$，重力强烈抑制在所有方向上的相对速度，可以增强集群。然后，我们考虑这些结果的影响，在湍流中的沉降，bidisperse颗粒的碰撞率。我们发现，对于$Fr=0.052$，碰撞核几乎完全预测的双分散颗粒在静态流中沉降的碰撞核，这样的湍流的影响可以忽略不计。
2017-09-02 physics.flu-dyn
The effect of gravity on bubble-particle collisions in turbulence
本研究通过直接数值模拟探讨了重力对湍流中气泡-颗粒碰撞的影响，发现湍流诱导的空间分离会降低特定参数下的碰撞率，并扩展了Dodin & Elperin模型以在小Stokes数下实现定量一致的预测。
2025-02-28 physics.flu-dyn
How gravity and size affect the acceleration statistics of bubbles in turbulence
我们报告了在湍流中的非常轻（水中气泡）和大颗粒（D/η >> 1）的区域中的第一个系统的拉格朗日实验研究的结果。利用横向摄像机和粒子跟踪技术，研究了水洞中直径约为3 mm的气泡的拉格朗日加速度统计特性。雷诺数Re_λ在145 ~ 230之间变化，尺寸比D/η在7.3--12.5之间，其中η为柯尔莫哥洛夫长度尺度。实验表明，重力增加加速度方差，降低PDF在垂直方向上的不稳定性。一旦减去重力偏移，水平和垂直加速度分量的方差约为5 \pm 2倍，大于流体示踪剂在相同流中测量的方差。此外，对于这些轻的粒子，实验加速PDF显示出在不断增长的尺寸比，在中性浮力或重粒子的折射率大幅减少。所有这些结果与Faxén修正的有限尺寸气泡的数值模拟结果非常吻合。
2012-07-19 physics.flu-dyn
Turbulence of capillary waves forced by steep gravity waves
实验研究了在实验室机械产生的随机陡重力波作用下毛细波的动力学和统计特性。毛细波是由非线性波相互作用产生的重力波。使用的自由表面的时空测量，我们统计特征的随机制度的毛细波在空间和时间傅立叶空间。对于一个显着的波陡度（$0.2-0.3$），幂律谱观察在空间和时间，定义的湍流制度的毛细波转移能量从大尺度到小尺度。空间谱的时间涨落分析表明，当毛细波列以类似于寄生毛细波产生机制的方式产生时，毛细幂律谱是由间歇性的强非线性事件在快速时间尺度上向小尺度传递能量的时间平均结果。波谱的频率和波数幂律指数与弱非线性波湍流理论的结果一致。然而，通过尺度的能量通量不是恒定的，与此通量的波浪谱标度是不符合湍流理论。这些结果表明，超越经典波动湍流理论的理论发展是必要的，以描述自然环境中的毛细波的动力学和统计。特别是，在存在大尺度粘性耗散和强非线性的情况下，可以重新考虑非局部和非共振相互作用的作用。
2018-04-17 physics.flu-dyn
Laboratory observation of internal gravity wave turbulence in a three-dimensional, large-scale facility
本文在大型三维线性分层流体设施中实验观测内重力波湍流，验证能量连续谱、色散关系及 k^{-3} 幂律，为弱非线性波湍流理论提供证据。
2025-08-27 physics.flu-dyn
Internal gravity waves in stratified flows with and without vortical modes
通过直接数值模拟分层湍流，发现去除涡旋模态虽能改善能量平衡并集中波频能量，但仍不足以实现弱内重力波湍流状态，最终提出了观察该状态需满足的条件。
2023-11-02 physics.flu-dyn
Experimental study of the inverse cascade in gravity wave turbulence
我们进行了实验研究的逆级联制度的重力波湍流的表面上的流体。表面波被迫在一个中间尺度对应的重力毛细管波长。为了响应这种强迫，在更大的尺度上观察到波浪。在足够高的强迫下，它们的振幅谱呈现频率-幂律。这两个观测结果都归因于重力波湍流的高阶波作用传递。谱指数与弱湍流理论预测值接近。频谱幅度与平均注入功率成线性关系。我们还测量了注入功率波动的分布，在存在的高档（逆）传输或在存在下尺度（直接）级联在重力波湍流。
2011-09-19 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Nonlocal resonances in weak turbulence of gravity-capillary waves
本文报道了重力-毛细交叉中水面波弱湍流的实验研究。通过时空分辨轮廓术和双相干分析，我们观察到的非线性过程涉及3波共振相互作用。通过研究共振条件的解，我们发现非线性相互作用主要是一维的，并且涉及共线波矢。此外，考虑到由于弱非线性谱展宽解释了非局域相互作用之间的重力波和高频毛细波的可能性。我们还观察到，非线性3波耦合之间的重力波是可能的，我们提出的问题，这一机制的相关性海洋波。
2015-03-13 nlin.CD physics.flu-dyn
Investigation of resonances in gravity-capillary wave turbulence
本文报道了在接近于表面重力波和毛细波交叉尺度上的水面波湍流中的非线性波耦合的实验结果。我们在频域和波矢域研究了三波相关。我们观察到，在弱非线性政权，占主导地位的非线性相互作用对应的波是共线或接近共线。虽然纯重力波的共振耦合应该包括4个波，但在毛细管交叉处，我们观察到一个重力波和两个毛细管波之间的非局域耦合。此外，非线性频谱扩展允许3-重力波耦合。这些观测结果提出了这些过程在海洋学背景下的相关性问题，特别是可能受到影响的重力波的频率范围。
2016-05-13 nlin.CD physics.flu-dyn
Energy spectra of non-local internal gravity wave turbulence
本研究从弱湍流经典理论出发推导内重力波湍流简化动力学方程，提出能量输运由“诱导扩散”三波组的非局域共振主导的假设，得到与海洋观测一致的能谱标度律，发现内波湍能级联关联恒定波作用通量。
2023-11-27 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Quantum Gravity and Turbulence
我们将量子引力的最新进展应用于湍流问题。采用AdS/CFT方法，我们提出了一个湍流的弦论，解释了Kolmogorov标度在3+1维和Kraichnan和Kolmogorov标度在2+1维。在引力的背景下，湍流与时空或量子泡沫的性质密切相关。
2010-05-18 gr-qc hep-th nlin.CD
Kolmogorov scale in turbulence of surface gravity waves
University of Michigan（密歇根大学）
本文通过数值模拟研究表面重力波湍流中科尔莫戈罗夫尺度（截止波数$k_c$）与耗散强度的标度关系，发现$k_c\sim\gamma_0^{\beta}$，且$\beta$由平衡非线性与耗散项预测，表明非共振三波相互作用主导$k_c$形成。
2026-09-23 physics.flu-dyn
Saturation of the inverse cascade in surface gravity wave turbulence
我们报告了在一个大盆地中观测到的尺度大于强迫尺度的地面重力波湍流。除了通常在重力波湍流中报道的下尺度传输外，还观察到了一种上尺度传输，解释为弱湍流理论的逆级联。当逆级联达到强迫波长和流域大小之间的尺度时，达到稳定状态，但远离后者。这种依赖于波陡度的逆级联饱和可能是由于非线性耗散结构的出现，如尖峰波。
2020-08-17 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Preferential concentration of free-falling heavy particles in turbulence
本文提出了重力作用下重粒子在湍流中输运的一种扫杆机制。直接的数值模拟表明，这些粒子优先探索区域的流动接近零拉格朗日加速度。然而，颗粒聚集的流体元件的实际拉格朗日加速度不是零，并且依赖于斯托克斯数、重力加速度和颗粒的沉降速度。
2020-07-27 physics.flu-dyn
3-wave and 4-wave interactions in gravity wave turbulence
弱湍流理论是一个统计框架来描述一个大的非线性相互作用的波系综。这种系统的典型例子是由相互作用的表面重力波组成的海洋表面。在这里，我们描述了一个实验室实验，致力于探测湍流重力波的统计特性。在Coriolis实验装置（直径13 m的圆形波浪水槽）中，利用楔形造波器激发1 Hz的重力波，建立了各向同性的相互作用重力波态。我们实现了一种立体技术，以获得在空间和时间上都解决的表面高程的测量。傅立叶分析表明，实验室光谱系统地比理论预测和Leckler { \it et al. JPO} 2015在黑海的实地观测更陡。我们确定了一个强大的影响，表面耗散的尺度上的傅立叶光谱的实验中访问。我们使用频率和/或波矢量空间的双相干和三相干统计工具来识别主动非线性耦合。Leckler { \it et al.}也对现场数据进行了这些分析。与实验室数据进行比较。3-波耦合的特征在于并示出主要涉及具有二次或更高次谐波的波的准谐振。4-在实验室中没有观察到波耦合，但在现场数据中得到了证实。最后，我们讨论时间尺度分离来解释我们的观察。
2017-10-31 physics.flu-dyn
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
Diffusion of inertia-gravity waves by geostrophic turbulence
在快速旋转的强分层流体中，大尺度地转湍流对惯性重力波的散射导致波数空间中等频锥上波浪能的扩散。导出了相应的扩散方程，并将扩散率与湍流的波动特性和能谱联系起来。我们检查这个方程的预测对数值模拟的三维Boussinesq方程的初始值和强迫的情况下，水平各向同性的波和流场。在强迫的情况下，波数扩散的结果在$k^{-2}$波浪能频谱与观测到的大气和海洋光谱的尚未解释的功能一致。
2019-04-09 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Observation of gravity-capillary wave turbulence
本文报道了在水银表面上重力与毛细波湍流之间的交叉现象。湍流波高的概率密度函数被发现是不对称的，因此非高斯。表面波高度在两个区域都呈现幂律谱。在毛细管区，指数与弱湍流理论相当一致。在重力区，它取决于强迫参数。这可能与容器的有限尺寸有关。此外，这些谱的标度与平均能量通量的发现不同意弱湍流理论的两个制度。
2007-03-07 cond-mat.other nlin.CD physics.class-ph
Gravity and a Geometrization of Turbulence: An Intriguing Correspondence
流体动力学是一个长期存在的挑战，几个世纪以来一直是一个未解决的问题。了解它的主要特征，混沌和湍流，可能会提供一个远离平衡的一大类系统的原理和非线性动力学的理解。我们考虑一个概念上的新观点来研究这些功能使用黑洞动力学。由于引力场具有弯曲几何的特征，引力变量为研究流体动力学提供了一个几何框架：湍流的几何化。
2010-10-28 gr-qc hep-th physics.flu-dyn
Weak turbulence of gravity waves
首次证明了表面重力波的弱湍流理论。动力学方程的直接数值模拟显示Kolmogorov湍流谱预测的动力学方程的解析分析。
2003-08-27 nlin.PS physics.ao-ph physics.comp-ph
Do surface gravity waves have a frozen turbulence state?
研究了有限周期空间域中表面重力波的精确共振能量传递。基于一个运动学模型，在有限离散波数空间$\mathcal{S}_R$中模拟主动波模式的产生，我们研究了直接和逆能量级联的可能性。更具体地说，我们设置了一个初始激发区域，该区域通过精确的共振将能量迭代地传播到$\mathcal{S}_R$中的波模。在每次迭代中，我们首先从尺度共振（其产生具有新长度的模式）激活新模式，然后考虑角度共振（其以相同长度尺度传递能量）的两种边界情况：不包括角度共振的下限和与任何激活模式具有相同长度的所有模式被激发的上限。这样的策略对于能够计算具有最大波数$R\sim 10^3$的大域$\mathcal{S}_R$是必不可少的。我们发现，无论是直接和反向级联，能量级联的边界时，可以建立$\mathcal{S}_R$的初始激发区域是足够大的，否则冻结湍流状态发生，特别是对于直接级联的两个制度之间的急剧转变。通过对共振四重态结构的研究，阐明了急剧转捩的机理和角能转移在叶栅中的作用。
2022-05-30 physics.flu-dyn
Turbulence in a self-gravitating molecular cloud core
外部驱动的星际湍流在形成分子云中的密度结构中起着重要的作用。在这里，我们研究的动力学作用的内部驱动的湍流在自引力分子云的核心。根据初始条件和演化阶段，我们发现，在重力驱动的湍流的存在下，自引力核心可以经历恒定的，减速的，和加速的下落，从而具有各种径向速度分布。在重力主导的中心区域，更高水平的湍流导致更低的下落速度，更高的密度和更低的质量吸积率。作为这项研究的一个重要意义，有效的重联扩散的磁场对重力阻力自然发生由于重力驱动的湍流，而不调用外部驱动的湍流。
2020-01-21 astro-ph.GA physics.flu-dyn
The effect of turbulence, gravity, and non-continuum hydrodynamic interactions on the drop size distribution in clouds
本文研究云滴在15–40 μm“尺寸间隙”的生长瓶颈，揭示湍流碰撞、水汽涨落和非连续流体动力学对跨越该间隙并形成毛毛雨滴的关键作用。
2025-01-02 physics.flu-dyn
Gravity wave turbulence revealed by horizontal vibrations of the container
我们实验研究了强迫对重力-毛细波湍流的作用。以前的实验室实验，使用空间本地化的强迫（振动叶片）表明，重力波谱的频率幂律指数取决于强迫参数。通过水平振动整个容器，我们观察到的频谱指数，不依赖于重力和毛细管制度的强迫参数。这种空间扩展的强迫导致重力谱指数更好地符合理论，而不是通过使用一个空间本地化的强迫。还研究了血管形状的作用。最后，波浪谱被发现与注入功率的线性比例为两个政权无论强迫使用的类型。
2012-12-20 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Energy-based analysis and anisotropic spectral distribution of internal gravity waves in strongly stratified turbulence
分层湍流表现出尺度和方向相关的各向异性以及重力波的弱湍流和涡旋的强湍流并存。在各向同性湍流中发展起来的标准分析的直接应用有时掩盖了各向异性湍流的重要方面。为了捕获波数空间中能量分布的详细结构，必须通过固定余维波数分量或在由水平和垂直波数跨越的二维域中来检查具有非积分谱的能量分布。基于能量分解，提出了在波数空间中区分各向异性弱波湍流范围的指标。此外，该范围内的波的优势也被验证的线性色散关系的小的频率偏差。在波浪主导范围内，线性频散关系给出的线性波浪周期小于涡旋翻转时间的约三分之一。线性波周期反映了系统的各向异性，而各向同性的Brunt-Väisälä周期被用来评估Ozmidov波数，它必须是各向同性的。结果表明，为了获得分离弱波湍流的临界波数，必须考虑流场的各向异性，适当地选择时间尺度。
2019-09-19 nlin.CD physics.flu-dyn
Identifying four wave resonant interactions in a surface gravity wave turbulence experiment
海面上波浪的非线性动力学被认为是由弱湍流框架控制的。为了研究重力表面波之间的非线性耦合，我们开发了一个实验在科里奥利设施，这是一个直径为13米的圆形水槽。两个楔形造波机维持了平均陡度为10%的各向同性统计定常波湍流。空间和时间分辨波高程测量使用立体技术。波-波相互作用通过三阶和四阶相关性进行分析。我们专门研究了非共振三波耦合产生的束缚波的作用。具体来说，我们实现了一个时空滤波器，以分离的自由波的动力学（即以下的色散关系）从束缚波。我们观察到，自由波动力学导致弱共振4波相关。弱相关性实际上是弱湍流理论的基础。因此，我们的观察支持使用弱湍流模型的重力波湍流，目前正在做的业务模式的波浪预报。虽然在理论上，束缚波不应该有助于能量级联，我们的观察提出了问题的影响，束缚波的耗散，从而对能量转移以及。
2019-06-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Holographic Turbulence in Einstein-Gauss-Bonnet Gravity at Large $D$
在$D$大展开的框架下研究了EGB引力场中的全息流体力学。我们发现大的$D$ EGB方程可以解释为描述共形流体的流体动力学方程。这些流体方程在二阶导数展开时被截断，类似于广义的爱因斯坦引力$D$。通过对流体流动的分析，我们发现流体方程可以看作是非相对论性纳维-斯托克斯方程的可压缩形式的一种变形。特别地，在小马赫数的限制下，这些方程可以转化为重新定义雷诺数和马赫数的不可压纳维-斯托克斯方程的形式。通过数值模拟，我们发现EGB全息湍流与爱因斯坦引力的湍流具有相似的性质，尽管在运动方程中增加了两项。详细分析了GB项对全息湍流的影响。
2018-04-14 gr-qc hep-th 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
Fluctuations of energy flux in wave turbulence
我们报告说，在一个统计上稳定的政权驱动重力和毛细波湍流的功率显示波动比其平均值强得多。我们发现，它的概率密度函数（PDF）有一个最可能的值接近零，并涉及两个不对称的大致指数的尾巴。我们理解的定性特征的PDF使用一个简单的朗之万型模型。
2008-01-06 physics.flu-dyn
Stochastic gravity and turbulence
研究了在随机外度规存在下能量动量张量热期望值的系综平均。在全息装置中，这个量可以从随机引力理论中度规的近边界行为中读出。通过数值求解相应的Einstein方程，并将结果映射到对偶边界理论，我们发现非相对论能量功率谱呈现出Kolmogorov理论所期望的幂律行为。
2021-05-11 gr-qc hep-th nlin.CD
Experiments in Surface Gravity-Capillary Wave Turbulence
在过去的十年中，致力于波浪湍流的研究数量显著增加。许多涉及水波，因为海浪的建模在历史上推动了弱湍流理论的发展，该理论致力于弱非线性波相互作用的随机系综的动力学。实验的最新进展表明，这种理论图景过于理想化，无法捕捉到实验观察结果。虽然重力在海洋光谱中占主导地位，但由于波浪盆地的尺寸有限，实验室中观察到的波浪实际上是重力毛细波。这种更丰富的物理诱导许多交错的物理效应远远超出了理论框架，特别是在重力毛细管交叉附近。这些包括耗散、有限系统尺寸效应和有限非线性效应。同时空间和时间解决的技术，现在可用，开辟了更先进的分析这些影响的方式。
2021-07-07 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Nonlocal gravity wave turbulence in presence of condensate
本文提出深水弱随机重力波湍流的非局域理论，用线性谱扩散方程描述高频波与低频“凝聚体”的相互作用，并给出标度解以解释近期数值结果。
2023-05-03 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
The effect of Reynolds number on inertial particle dynamics in isotropic turbulence. Part II: Simulations with gravitational effects
在本研究的第一部分中，我们分析了惯性粒子在各向同性湍流中的运动，在重力的情况下，使用直接数值模拟（DNS）。在这里，在第二部分中，我们介绍了重力和研究其影响范围广泛的流动雷诺数，弗劳德数和粒子斯托克斯数。我们看到，重力使粒子更均匀地采样流，并减少了粒子与底层湍流相互作用的时间。我们还发现，重力往往会增加惯性粒子的加速度，我们引入一个模型来解释这种效果。然后，我们分析了粒子的相对速度和径向分布函数（RDFs），这通常被认为是独立的雷诺数低和中等Kolmogorov尺度斯托克斯数$St$。我们看到，重力使粒子的相对速度减小，并且相对速度与重力的标度指数更高。我们观察到，重力有一个非平凡的影响集群，在低$St$，以减少集群和增加集群在高$St$。通过考虑重力对Zaichik和Alipchenkov（New J.Phys.，11：103018，2009），我们提供了一个解释这种非平凡的重力效应。我们还表明，当重力的影响占在Zaichik和Alipchenkov的理论，结果与DNS相比毫不逊色。相对速度和RDFs表现出相当大的各向异性在小的分离，这种各向异性量化使用球谐函数。我们利用相对速度和径向分布函数计算了粒子碰撞核，发现在低和中等$St$情况下，碰撞核与无重力情况下的碰撞核一样，几乎与雷诺数无关。
2015-07-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Internal gravity waves in the energy and flux budget turbulence-closure theory for shear-free stably stratified flows
本文提出了考虑重力重力内波与无剪切稳定层结湍流双向耦合的能量通量平衡湍流闭合理论。该理论基于IGW的总（动能加势能）能量的收支方程、流体湍流的动能和势能的收支方程以及波浪和流体流动的位温的湍流通量。在一定高度处发射的波向上传播，并且波浪能的损失导致湍流能的产生。我们证明，由于非线性效应更强的波浪产生更强的湍流，这反过来又导致IGW的强阻尼。结果表明，较强的波浪的穿透长度比较弱的IGW的穿透长度短。弱IGW产生的湍流各向异性比强IGW产生的湍流各向异性强。低振幅IGW产生的湍流占湍流势能的90%。这类似于所观察到的高空对流层强各向异性（近二维）湍流的性质。
2019-06-24 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.ao-ph
Direct numerical simulation of acoustic turbulence: Zakharov-Sagdeev spectrum
本文给出了弱正色散介质中三维声湍流的直接数值模拟结果。结果表明，在$k$ -空间中湍流能量分布的长波区的开始处，形成窄锥形式的射流。在较大的波数下，锥加宽，并且分布相应地趋向于各向同性。在该波数区域，角平均湍流谱具有幂律特征$E(k)\propto k^{-α}$，其指数接近于$3/2$，这对应于Zakharov-Sagdeev弱声学湍流谱。
2022-11-17 physics.flu-dyn
Viscoelastic Suppression of Gravity-Driven Counterflow Instability
试图通过插入致密钻井“泥浆”，即，如果重力驱动的逆流中的开尔文-亥姆霍兹不稳定性产生湍流，将较致密的流体破碎成小液滴，那么从上面的致密矿物浆料将失败。在这里，我们估计液滴尺寸为快速流动的亚毫米，并建议添加剪切增稠聚合物来抑制湍流。实验室实验表明，在相关的高速度下，从液滴形成到完全湍流抑制的进展，说明了通过在重力驱动的逆流流动中使用剪切增稠液体可获得的丰富的新物理。
2010-12-14 physics.flu-dyn physics.soc-ph
Experimental and numerical analysis of grid generated turbulence with and without mean strain
本文介绍了实验和数值分析的网格产生的湍流和不施加平均应变的影响。我们对衰减网格产生的湍流和具有平均应变的网格湍流进行了一系列实验。湍流统计的实验数据，包括雷诺应力各向异性的收集，分析，然后比较雷诺应力模型的预测，以评估其准确性。实验数据被用来评估在雷诺应力模型中使用的耗散率模型和压力应变相关模型的系数的变异性。对于这两种模型，我们建议的最佳值的系数，应用于网格产生的湍流的实验研究。
2018-03-15 physics.flu-dyn
Internal wave turbulence in a stratified fluid with and without eigenmodes of the experimental domain
本文通过实验发现层化流体中离散内波本征模会阻碍弱波湍流连续谱形成，并证明引入倾斜边界可抑制离散模态，从而实现趋近三维内波湍流的能量连续谱。
2023-05-30 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
Dynamics of small heavy particles in homogeneous turbulence: a Lagrangian experimental study
研究了微观重粒子在均匀湍流中的沉降行为。这些机制与尘埃和液滴的空气传播有关：泰勒微尺度雷诺数为Re = 289 - 462，柯尔莫哥洛夫尺度斯托克斯数为St = 1.2 - 13，柯尔莫哥洛夫加速度与重力加速度相当（即，因此，Frude数Fr = O（1）。我们使用高速激光成像来跟踪颗粒，同时表征空气速度场，解决所有相关的时空尺度。由粒子采样的流的作用是突出的。在本参数范围内，颗粒沉降速度与湍流速度尺度成比例地提高。与流体相比，重力和惯性都降低了颗粒的速度波动;而它们分别通过交叉轨迹和惯性过滤机制对颗粒加速度产生竞争作用。高应变/低涡度区域的优先采样是可测量的，但其对全球统计的影响是中等的。惯性粒子在小的分离处具有大的相对速度，这增加了它们的配对分散;然而，重力通过使它们经历与示踪剂相比在时间上更快地去相关的流体速度来抵消这种效应。根据观测结果，我们推导出一个分析模型来预测任意St，Fr和Re的粒子速度和加速度方差。这与目前的观察和以前的模拟结果一致，并捕捉到了惯性和重力的各自影响，这两者在运输中起着至关重要的作用。
2021-03-11 physics.flu-dyn
Design, construction and validation of an instrumented particle for the lagrangian characterization of flows. Application to gravity wave turbulence
本文介绍了一种用于湍流自由表面流动拉格朗日表征的仪器粒子的设计和应用。该仪器化粒子构成能够测量其瞬时3D平移加速度和角速度分量两者以及将它们记录在装载的可移除存储卡上的本地测量装置。锂离子聚合物电池为仪器化粒子提供长达8小时的自主操作。它完全由商用现成电子元件组成，具有加速度计和陀螺仪传感器，每个轴的分辨率为16位，最大数据采集速率分别为1和8 kHz，以及多个用户可编程动态范围。它的ABS 3D打印体采用直径为36 mm的空心球体形式，总质量为（19.6 $\pm$ 0.5）g。对照实验，进行校准和验证其性能表现出良好的协议相比，参考技术。为了评估仪器粒子的实用性，我们将其应用于表面波湍流实验中浮子动力学的统计特性。在这个可行性研究中，我们把注意力集中在加速度和角速度波动的分布上，作为强迫强度的函数。IP的运动也同时登记的3D粒子跟踪测速（PTV）系统，比较的目的。除了本研究案例的结果，它构成了一个证明的可行性和潜力的IP作为一种工具，在这样的流动中的粒子动力学的实验表征。
2021-01-05 physics.flu-dyn
Numerical Study of Free-Surface Electrohydrodynamic Wave Turbulence
对具有自由表面的介质液体在外加水平电场作用下的三维混沌运动进行了直接数值模拟。数值模型考虑了表面张力，粘度和外部各向同性随机强迫作用在大尺度的影响。数值模拟首次观察到了随着外加电场强度的增大，色散毛细波湍流向准各向同性非色散EHD表面湍流的转变。在发展的EHD波湍流的状态下，发现总电能远大于毛细波的能量，即，电流体动力效应起主导作用。同时，检测到各向异性效应，导致产生垂直于外场方向行进的毛细波包。尽管显示的各向异性，EHD波湍流的计算谱是在很好的协议与弱湍流谱的量纲分析的基础上获得的分析谱。
2023-03-13 physics.flu-dyn
Numerical Simulation of Collinear Capillary-Wave Turbulence
本文报道准一维双向毛细波湍流的直接数值模拟。虽然非平凡的三波和四波共振相互作用是不存在的，在这个特殊的几何形状，我们表明，规模之间的能量转移仍然发生集中在线性色散关系，扩大了非线性。的波谱显示出一个明确的波数幂律标度，被认为是在良好的协议与尺寸预测的毛细管波湍流涉及四波相互作用。进行了高阶相关分析（双相干和三相干）定量证实了四波准共振相互作用的主导作用。Kolmogorov-Zakharov谱常数也进行了数值估计。我们解释我们的结果作为第一次数值观测各向异性毛细波湍流，其中四波相互作用起主导作用
2020-11-11 physics.flu-dyn
Conformal invariance in water-wave turbulence
本研究通过实验验证重力波湍流的零高度等值线符合SLE$_κ$共形不变曲线特征（扩散系数κ=2.88(8)），同时发现高度场非线性增强会破坏共形对称性但保留标度不变性。
2024-01-29 physics.flu-dyn
Inertia-gravity-wave diffusion by geostrophic turbulence: the impact of flow time dependence
三维惯性重力波的散射湍流地转流导致其作用的重新分布，通过什么是近似的波矢量空间中的扩散过程。相应的扩散率张量由Kafiabad，Savva & Vanneste（2019，J. Fluid Mech.，869，R7）的假设下，时间无关的地转流。我们放松这一假设，以研究如何弱扩散的波浪作用的作用，从缓慢的时间依赖性的地转流的恒定频率锥的结果影响波浪能的分布。我们发现，驻波能量谱，从一个单一的频率波强迫是本地化的薄边界层周围的恒定频率锥，厚度控制的加速度频谱的地转流。我们得到了一个明确的解析公式的波能谱，这表明与高分辨率模拟的Boussinesq方程的结果很好的协议。
2022-11-01 physics.ao-ph physics.flu-dyn
On the origin of intermittency in wave turbulence
使用标准的信号处理工具，我们的实验报告，波动湍流的流体表面上发生的不稳定性，即使当两个典型的大规模相干结构（重力波破碎和突发的毛细波陡峭的重力波）不考虑在内。我们还表明，不稳定性取决于注入到波的功率。引力波谱的幂律指数对强迫振幅的依赖性也不能归因于这些相干结构。统计这两个事件进行了研究。
2010-05-04 nlin.CD physics.class-ph physics.data-an
Comment on "Physical significance of artificial numerical noise in direct numerical simulation of turbulence"
本评论针对Liao与Qin提出的湍流直接数值模拟中数值噪声与热涨落物理噪声近似等效的论断，指出该论断无结果支撑且与已有文献矛盾，同时点明其“干净数值模拟”中热涨落的数值实现有误。
2025-10-06 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
Mixing in modulated turbulence. Numerical results
本文采用直接数值模拟的方法研究了具有时间周期强迫的各向同性湍流中的标量混合。对于高振幅的调制，它示出的平均混合率在低频率下的负面影响。在此极限下，混合时间尺度增加，而典型的速度时间尺度减小。我们进一步确定的频率响应的标量统计的周期标量强迫。
2016-04-11 physics.flu-dyn
Clustering of Rapidly Settling, Low-Inertia Particle Pairs in Isotropic Turbulence. II. Comparison of Theory and DNS
本研究的第一部分提出了一个随机理论的聚类单分散，快速沉降，低斯托克斯数粒子对均匀各向同性湍流。该理论涉及发展封闭近似的漂移和扩散通量的概率密度函数（PDF）方程对相对位置。在这第二部分的论文中，理论进行定量分析，通过比较其预测的颗粒聚类与数据从直接数值模拟（DNS）的各向同性湍流包含颗粒沉降在重力下。在泰勒微尺度雷诺数$Re_λ= 77.76$下对三个弗劳德数$Fr = \infty,~ 0.052,~ 0.006$进行了DNS。弗劳德数$Fr$被定义为加速度的柯尔莫哥洛夫尺度与重力加速度的大小之比。因此，$Fr = \infty$对应于零重力，而$Fr = 0.006$对应于三种DNS情况中的最高重力值。对于每个$Fr$，在DNS中跟踪范围$ 0.01 \le St_η\le 0.2$内的六个斯托克斯数的颗粒，并且将颗粒聚类量化为分离和球极角的函数。其中$St_η$ ~是颗粒粘性弛豫时间与柯尔莫哥洛夫时间尺度的比率。我们比较了DNS和理论值的幂律指数$β$特征的依赖于分离的聚类。$Fr = 0.006$情况下的DNS $β$与使用第二个漂移闭合（称为DF 2）获得的理论预测之间存在合理的一致性。此外，与DNS一致，理论表明$St_η\ll 1$颗粒的聚集仅是弱各向异性的。
2018-08-15 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of a Turbulent Boundary Layer on a Flat Plate Using Synthetic Turbulence Generation
采用不可压纳维-斯托克斯方程的直接数值模拟（DNS）方法计算平板上的湍流边界层，作为合成湍流发生器（STG）入流边界条件的试验台。入口动量厚度雷诺数约为1，000。该研究验证了STG在边界条件下游5至7个边界层厚度范围内产生精确湍流的能力。还测试了稳定方案变化对边界层发展的影响。此外，所需的网格分辨率的发展区域和下游流动时，使用稳定的有限元方法进行了研究。
2021-02-12 physics.flu-dyn
Laboratory Experiments on Wave Turbulence
这篇评论文章致力于介绍波浪湍流的最新进展。我首先介绍了这一研究领域的背景和最新的实验和理论。然后，我将重点放在流体表面的波动湍流的情况下，我讨论了我们小组获得的主要结果：重力和毛细波湍流状态的特征化，波湍流中的不稳定性的首次观察，流体中注入功率的强烈波动的发生，在低重力环境中观察到的纯毛细波湍流和在铁磁流体表面观察到的磁波湍流。最后讨论了波浪湍流中的一些问题。
2010-01-05 cond-mat.other nlin.CD physics.class-ph
