Homogeneity and isotropy in a laboratory turbulent flow
我们提出了一种新的设计，搅拌槽，迫使由两个平行的平面阵列的随机致动的合成射流。这种布置在高雷诺数和低平均流量下产生湍流。最重要的是，它表现出一个区域的3D均匀各向同性湍流，是显着大于积分的长度尺度。这些功能是必要的，使实验室测量湍流悬浮液。我们使用定量成像，以确认各向同性在大，小，和中等规模的检查一-和两-点统计在坦克中心。然后，我们重复这些相同的测量，以确认在罐中心测量的值在大的均匀区域内是恒定的。在垂直于对称平面的方向上，我们的测量表明，均匀区域延伸至少两倍的积分长度尺度$L=9.5$ cm。在平行于对称平面的方向上，该区域至少是整体长度尺度的四倍，并且在该方向上的范围仅受罐的尺寸限制。在均匀的各向同性区域内，我们测量的湍流动能为$6.07 \times 10^{-4} $ m $^2$ s $^{-2}$，耗散率为$4.65 \times 10^{-5} $ m $^2$ s $^{-3}$，泰勒尺度雷诺数为$R_λ=334$。该水箱的大均匀区域，结合其高雷诺数和非常低的平均流量，提供了最好的近似均匀各向同性湍流实现在实验室流动的日期。这些特性使搅拌槽成为研究湍流和湍流悬浮液基本动力学的最佳设备。
2013-09-09 physics.flu-dyn
Reducing data resolution for better super-resolution: Reconstructing turbulent flows from noisy observation
本文提出一种超分辨率方法，通过粗网格平均降噪并利用动态观测器重建NS流，理论分析与数值实验表明降低分辨率可减少重建偏差，存在临界长度尺度。
2024-11-07 math.DS physics.flu-dyn
Investigation of Self-Preservation Theory in Two Dimensional Turbulent Mixing Layers
本文研究了二维定常湍流混合层的特性。除通常的速度分量外，还计算并给出了雷诺应力的所有贡献分量。结果表明，在二维定常湍流混合层中，自保持理论并不适用于所有的流动区域，流动是湍流区，分为两个区域。通过计算流动起始点处的雷诺应力分量，表明在包含流动奇点的区域中的湍流并不像以前认为的那样是自保持的。
2003-01-27 physics.flu-dyn
Wavelet Cross-Correlation Analysis of Turbulent Mixing from Large-Eddy-Simulations
本文用小波互相关分析方法研究了钝体稳定火焰中湍流与混合之间的复杂相互作用。结合的方法可以更好地指出典型的特征，通过表征的过程中所涉及的时间和尺度的非定常湍流混合。小波互相关分析的速度和混合分数波动的时间信号可以是一个有效的工具，研究湍流混合流动的过程中，在燃烧问题的极大兴趣。
2000-03-14 physics.flu-dyn
Mixing layer and turbulent jet flow in a Hele--Shaw cell
本文研究了两个相对封闭的刚性壁面间理想均匀流体剪切流动中的平面湍流混合。流动的性质是由在Kelvin-Helmholtz不稳定性发展的非线性阶段产生的涡的相互作用和湍流摩擦决定的。在浅水理论和三层流动表示的框架内，提出了混合层的一维模型。所得到的方程允许一个来确定强烈的流体混合的区域的平均边界。稳态解的控制方程的构造和分析。利用由一维方程得到的平均流动特性，导出了确定混合层速度分布和雷诺剪应力的双曲线方程组。与实验结果的比较表明，在Hele-Shaw细胞的湍流射流的演变表明，所提出的模型提供了一个相当准确的描述的平均边界的区域的强烈混合，以及速度分布和雷诺剪应力的混合层。
2020-03-14 physics.flu-dyn
Large spiral and target waves: Turbulent diffusion boosts scales of pattern formation
在没有平流的情况下，反应扩散系统能够组织成时空模式，特别是螺旋波和目标波。只要存在平流，并且可以用有效扩散或湍流扩散$D_{*}$来参数化，这些模式就应该在更大的、增强的长度尺度上实现。然而，到目前为止，这些增强模式在湍流的实验证据是缺乏的。在这里，我们报告的第一个实验观察到的助推目标和螺旋图案在准二维湍流中的可激发化学反应。所观察到的波型比仅分子扩散的情况大$\sim 50$倍。我们改变湍流扩散系数$D_{*}$的流动，并发现基本的Fisher-Kolmogorov-Petrovsky-Piskunov（FKPP）方程$v_{f} \propto \sqrt{D_{*}}$的渐近速度的反应波仍然有效。然而，并非所有用$D_{*}$增强的波尺度的测量都如分子扩散所预期的那样，因为波前被证明是高度丝状的。
2012-12-07 cond-mat.other physics.ao-ph physics.chem-ph
Turbulent mixing: matching real flows to Kraichnan flows
关于湍流混合的理论结果大多是基于零关联时间的理想流动模型。我们讨论的原因，这样的结果可能会失败的真实流量，并制定一个计划，使人们有可能匹配真实流量的理想流量。特别地，我们引入了可以取分数值的流的混合维数的概念。对于真实的不可压缩流，混合维数超过了拓扑维数，这导致了混合的局部不均匀性-一种在理想流中没有观察到的现象，具有深远的意义，例如影响湍流中的双分子反应速率。最后，我们建立了一个可压缩流模型，再现了Boffetta等人（2004）在时间相关流中观察到的异常李雅普诺夫指数值，并对这一现象提供了定性解释。
2016-02-04 physics.flu-dyn
Wall-induced anisotropy effects on turbulent mixing in channel flow: A network-based analysis
在拉格朗日框架下，采用基于复杂网络的方法研究了湍流混合。我们考虑在$Re_τ = 950$上模拟的湍流通道内被动非惯性粒子的运动。建立了时间相关网络来评估示踪剂在薄壁平行层之间的转移，所述薄壁平行层在壁法线方向上划分通道。通过这样做，我们能够评估湍流动力学及其对混合过程的影响所产生的空间和时间的复杂性。这种方法突出了湍流结构的小尺度特征的影响，以及由壁诱导的各向异性决定的较大尺度的影响。复杂网络与湍流的拉格朗日描述相结合，有效地为非均匀湍流和混合提供了新的见解。
2020-10-27 physics.flu-dyn
Exact Expansion Law for Richtmyer-Meshkov Turbulent Mixing Zone
Richtmyer-Meshkov不稳定性的发展导致两种物质通过接触边界分离的混合。两种流体的混合被限制在两个混合前沿之间。普适渐近性遵循后期的过渡阶段。描述前沿穿透的函数渐进地转换为幂律依赖性。混合是伴随着一个湍流混合区主导尺度的级联扩大。幂律的指数为：2D为2/5，3D为1/3。在我们的工作中计算了这些精确的指数。它们是由动量从小尺度到大尺度的再分配机制决定的。
2005-03-24 physics.flu-dyn
Lagrangian network analysis of turbulent mixing
提出了一种基于时间复杂网络的方法，从拉格朗日的角度研究湍流混合。通过利用空间邻近准则，一组流体粒子的动力学被几何化为一个随时间变化的加权网络。具体而言，数值求解的湍流槽道流作为一个示例性的情况下。我们表明，随时间变化的网络是能够清楚地描述粒子群动力学，在参数鲁棒性和计算成本低廉的方式。网络形式主义能够直接识别瞬态和长期流态，湍流混合和平均流平流之间的相互作用，以及颗粒之间的邻近事件的发生。由于其多功能性和突出显着的流动特征的能力，复杂的网络代表了一个合适的工具，湍流混合的拉格朗日调查。复杂网络的应用为湍流的拉格朗日分析提供了强有力的资源，从而为湍流研究和网络科学之间的桥梁提供了进一步的步骤。
2019-02-21 physics.flu-dyn
Heterogeneous Turbulent Jets of the Mutually Immiscible Liquids: the Mixing and Heat Transfer Processes
许多自然过程和技术过程都涉及互不相溶液体射流中的湍流混合和传热，它们代表了现代多相系统动力学的一类重要内容。对于自由射流和受限射流，考虑了轴对称二维定常流的微分方程和柱坐标系中的积分关联式。对自由射流和燃烧室内两相流的湍流混合参数进行了模拟和分析。最后，以核电站严重事故模拟中水冷金属熔体的高温流动为例进行了计算，并与实验数据进行了比较。该算法和所得结果可能对某些研究和工业任务感兴趣，其中多相湍流混合和传热参数的计算是重要的。
2018-03-26 physics.flu-dyn
An investigation of subgrid mixing timescale modelling in LES of supersonic turbulent flames
针对超声速湍流燃烧中PaSR模型混合时间尺度估计不准的问题，提出基于梯度的估计方法，并在超声速混合层上验证其优于耗散率模型，能正确估计粗网格亚网格混合时间尺度。
2023-06-19 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
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
Modeling and computer simulation of the mixing and heat transfer in heterogeneous turbulent two-phase jets of mutually immiscible liquids by the method of Professor Alfred I. Nakorchevskii. Part 1
本文研究了两相湍流非均质射流中互不相溶液体的混合与传热特性。许多自然过程和技术过程都涉及相互不混溶的液体的湍流射流，这是现代多相系统动力学的一个重要类别。考虑了轴对称二维定常流的微分方程组和柱坐标系中的积分关联式，研究了喷嘴喷入与喷嘴不混溶的另一种流体的射流。对两相射流中的湍流混合参数进行了模拟和分析。计算结果对研究和工业生产具有一定的参考价值，因为多相湍流混合和传热参数的计算是很重要的。
2020-12-07 cs.CE physics.flu-dyn
Turbulent mixing of a hydrogen jet in crossflow: direct numerical simulation and model assessment
Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Caterpillar Inc.（卡特彼勒公司）；Convergent Science, Inc.（Convergent Science 公司）
研究基于特定几何形状，用DNS、LES和RANS方法对氢气流横向喷射进行数值研究，重点评估后两者预测湍流流场和混合过程的性能，找出RANS性能不佳原因，提供数据集并对改进湍流混合建模有新见解。
2026-04-23 physics.flu-dyn
Point-Vortex Simulations Reveal Universality Class in Growth of 2D Turbulent Mixing Layers
自由剪切湍流中一个中心但有争议的问题是其增长率的普遍性（或其他）。我们解决这个问题在这里的特殊情况下的时间二维混合层在一个点涡气体通过广泛的高精度数值模拟，首次利用一个强大的整体平均策略。模拟结果表明，这样的混合层的动量厚度增长的普遍渐近速率为0.0167 +/- 0.00017倍的速度差在很宽的初始条件下，通常经过很长的瞬变。
2010-08-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Simulation of particle mixing in turbulent channel flow due to intrinsic fluid velocity fluctuation
我们结合离散元模拟与随机过程来模拟球形颗粒在湍流槽道流中的运动。利用该模型，我们研究了两种颗粒在通道中流动的混合特性。我们发现混合区的长度与管道的线性增加。研究了不同雷诺数下的流动。在泰勒微尺度下的临界雷诺数$R_{c} \approx 300$附近，混合速率强烈依赖于雷诺数。高于$R_{c}$，混合速率几乎保持恒定。
2011-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Experimental study of turbulent mixing in a T-shaped mixer
本研究引入新型实验装置对T形混合器中的湍流混合进行光学研究，通过二维粒子图像测速和平面激光诱导荧光测量表征湍流动能、耗散及标量浓度方差，并与模型预测和直接数值模拟结果进行了对比。
2025-09-12 physics.flu-dyn
Understanding and modeling turbulent fluxes and entrainment in a gravity current
本文对重力流在斜面上的混合过程进行了实验研究。动量和密度的湍流输运可以用一个非常直接和紧凑的形式来描述，由普朗特混合长度模型：湍流的动量和密度的垂直通量被发现与速度和密度的垂直平均梯度成二次比例。比例系数，混合长度的平方，是近似恒定的混合区的分层剪切层。我们展示了在不同的流动构型中，这个长度如何与流动的剪切长度（$ε$ / $\partial$ z u ^3）^[1/2]相关。我们还研究了动量和密度湍流通量的波动，展示了它们如何与混合和夹带/分离平衡。我们提出了一个定量的措施，来自所观察到的密度通量和密度或垂直速度波动的条件相关性的本地夹带和detrainment。
2015-06-19 physics.flu-dyn
Transition between Boundary-Limited Scaling and Mixing-Length Scaling of Turbulent Transport in Internally Heated Convection
湍流热对流中的热传输随着热强迫的增加而增加，但在几乎所有的研究中，这种增加的速率都比如果传输变得独立于分子扩散率的话慢-热传输缩放比混合长度（或“终极”）缩放慢。在由热边界条件或内部加热驱动的配置中，热边界层反而导致边界限制（或“经典”）缩放。在不同区域的净零内部加热和冷却，混合长度缩放可以发生，因为热量不需要穿过边界。我们报告的数值模拟中，加热和冷却是不平等的，在各种自然系统中，在普朗特数的团结。随着加热和冷却速率的接近，热传输的标度指数从其边界限制值变化到其混合长度值。
2022-07-11 physics.flu-dyn
Exponentially fast Thinning of Nanoscale Films by Turbulent Mixing
薄膜是泡沫、乳液和悬浮液的纳米级元素，并形成纳米通道传输的范例，最终测试流体动力学描述的极限。在这里，我们研究了一个独立的薄膜的崩溃，其平衡。纳米级薄膜的产生通常是一个缓慢的线性过程，使用热强迫，我们发现前所未有的动力学指数快速变薄。热对流、界面和重力的复杂相互作用产生最佳的湍流混合和输送。领域的崩溃膜产生，拉长和对流在一个美丽的显示混乱的混合。与时间尺度分析，我们确定混合作为占主导地位的动态过程负责指数变薄。
2013-02-02 nlin.PS physics.chem-ph physics.flu-dyn
Growth rate of Rayleigh-Taylor turbulent mixing layers with the foliation approach
多年来，天体物理学家、等离子体聚变和流体物理学家一直对瑞利-泰勒湍流混合层感到困惑。特别是，强烈的增长率之间的差异已经观察到实验和数值模拟。虽然两种唯象机制（模式耦合和模式竞争）带来了一些洞察这些差异，令人信服的理论论据是缺乏解释观察到的值。在本文中，我们提供了一个与这两种机制兼容的增长率的解析表达式，并适用于自相似的，低Atwood Rayleigh-Taylor湍流混合受到恒定或随时间变化的加速度。在我们的三维数值模拟中，引入了{ \it叶状}平均和{ \it叶状}湍流谱是这项工作的关键。我们表明，瑞利-泰勒增长率的确切值不仅取决于加速的历史，但也绑定到{ \it foliated}光谱在大尺度上的幂律指数。
2014-11-25 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Geometry of stratified turbulent mixing: local alignment of the density gradient with rotation, shear and viscous dissipation
本文提出基于速度梯度张量构造两个正交基的几何分析方法，研究分层湍流中密度梯度与旋转、剪切及黏性耗散的局部对齐，并利用分层倾斜管道实验揭示高剪切区密度梯度优先沿最小耗散方向且垂直于rotex-剪切平面的规律。
2023-09-19 physics.flu-dyn
Investigating the magnitude and temporal localization of inertial particle mixing in turbulent channel flows
该研究通过直接数值模拟与拉格朗日框架，探究不同斯托克斯数惯性颗粒在Reτ=950湍流槽道流中的混合特性，揭示了颗粒惯性对混合的影响随源点位置、排列及距壁距离变化的规律。
2023-06-16 physics.flu-dyn
Small scale anisotropy in turbulent shearless mixing
对湍流无剪切混合中小尺度各向异性的产生进行了数值研究。在泰勒雷诺数为45 ~ 150的情况下，直接数值模拟的数据表明，不仅纵向速度导数矩与均匀和各向同性湍流中的值有显著的偏离，但是，对于穿过混合层和平行于混合层的分量，偏度的变化具有相反的符号。由动能梯度的存在引起的各向异性具有这与均匀剪切产生的模式非常不同。在混合中的横向导数矩实际上被发现是非常小的，这突出了横向矩的小不是各向同性的充分条件。
2011-10-19 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Sedimentation of finite-size spheres in quiescent and turbulent environments
分散固体相的沉降在应用和环境流动中广泛遇到，然而对于均匀各向同性湍流中有限尺寸颗粒的行为知之甚少。为了填补这一空白，我们进行直接数值模拟的沉降在静止和湍流环境中使用浸没边界法占分散的刚性球形颗粒。所考虑的固体体积分数为0.5 - 1%，而固体与流体的密度比为1.02。粒子半径被选择为大约6个Komlogorov长度尺度。结果表明，平均沉降速度是较低的，在一个已经湍流比在静止的流体。对于所研究的两种体积分数，相对于静止流体中的单个颗粒的减少约为12%和14%。粒子速度的概率密度函数在湍流中几乎是高斯分布的，而在静止流体中则显示出较大的正尾。这些尾巴与颗粒对在拖曳-亲吻-翻滚运动中的间歇性快速沉降有关。颗粒横向分散在湍流中更高，而令人惊讶的是，垂直分散由于在静止流体中观察到的高度间歇性行为而具有相当的量级。使用的平均相对速度的概念，我们估计的平均阻力系数的经验公式，并表明，非平稳的影响，有关的旋涡脱落，解释在湍流环境中的平均沉降速度的减少。
2015-11-18 physics.flu-dyn
Turbulence in a wedge: the case of the mixing layerTurbulence in a wedge: the case of the mixing layer
流体中湍流的合理理论的最终目标是以合理的方式封闭雷诺方程，即将湍流应力张量表示为速度场的时间平均值的函数。基于充分发展的湍流中耗散是由欧拉方程描述的演化引起的奇异事件的想法，最近已经观察到封闭问题是强烈限制的，并且它意味着湍流应力是平均速度场的空间中的非局部函数，这是经典Boussinesq湍流粘性理论的一种扩展。这导致了时间平均速度场的相当复杂的非线性积分方程。这个方程满足欧拉方程的一些对称性。这种对称性被普朗特和朗道用来对简单几何中的湍流区域的形状做出各种预测。我们具体探讨了混合层的情况下，其中的平均速度场只取决于楔后的分离板的角度。这种解决方案在分流器的两侧之间产生压力差，这有助于板感觉到的升力。此外，由于湍流应力方程的结构，人们可以满足柯西-施瓦茨不等式，也称为可实现性条件，这个湍流应力。这种可实现性条件不能用简单的湍流粘性来满足。
2020-12-22 physics.flu-dyn
A compressible Reynolds-averaged mixing model considering turbulent entropy and heat flux
本研究针对可压缩混合流动，在不可压缩K-L-y模型基础上引入物理可压缩性修正，整合湍流熵与热通量，构建了新型可压缩RANS混合模型，并经系统验证有效。
2025-06-19 physics.flu-dyn
Lagrangian views on turbulent mixing of passive scalars
被动标量湍流的拉格朗日观点最近产生了有趣的结果和解释。本文简要评述了拉格朗日湍流在理论、实验、模拟和数据分析方面的创新。审查的一部分是密切相关的所谓的Kraichnan模型的平流的被动标量合成湍流。对更好地理解Navier-Stokes湍流中的被动标量混合的可能影响也进行了讨论。
2009-04-04 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Chaotic and turbulent mixing of passive scalar
利用对均匀不可压流动（有和无被动标量平均梯度）的$8 \leq Re_λ < 700$和反应湍流混合层的直接数值模拟结果，研究了被动标量动力学中小Taylor-Reynolds数$Re_λ \lesssim 40$的时空确定性混沌和湍流$Re_λ \gtrsim 40$的分布混沌。结果表明，在小$Re_λ$的被动标量波动的确定性混沌的特点是指数空间（波数）谱：$E(k) \propto \exp-(k/k_c)$，而在湍流$Re_λ$的分布混沌的特点是拉伸指数谱$E(k) \propto \exp-(k/k_β)^{3/4}$。Birkhoff-Saffman不变量与动量守恒有关，并且由于Noether定理，空间均匀性已被用作这种拉伸指数谱的理论基础。虽然$k_c$和$k_β$代表了大尺度结构，但也建立了Batchelor尺度$k_{bat}$的相关性：归一化值$k_c/k_{bat}$和$k_β/k_{bat}$表现出普适性。
2019-03-27 physics.flu-dyn
Surface waves propagation on a turbulent flow forced electromagnetically
本文研究了单色表面波在湍流中的传播。该流动是由电磁力在液态金属层中产生的。这种强迫产生了一个准二维（2D）湍流与强垂直涡。湍流比表面波含有更多的能量。为了集中于表面波，消除了由湍流引起的变形。这通过执行相干相位平均来完成。对于小于强迫尺度的波长，我们观察到一个显着增加的传播波的波长，以前没有报道过。我们认为这可以用湍流的速度梯度引起的波的随机偏转来解释。在此假设下，波长偏移是偏转角波动的估计。远离造波机的波频率的局部测量没有揭示这样的系统行为，尽管测量到小的偏移。最后，我们量化的阻尼增强诱导的湍流。我们回顾了以前提出的各种理论标度律。他们中的大多数提出了一个阻尼，增加弗劳德数的平方。与此相反，我们的实验结果表明，湍流阻尼与弗劳德数线性增加。我们将这种线性行为解释为波穿过湍流结构所花费的时间与湍流混合时间之间的平衡。这2倍的比率越大，从前进波提取的能量越多。最后，讨论了能量交换机制和存在的问题，并提出了进一步研究的方向。
2015-11-18 physics.flu-dyn
A new form of mixing in turbulent sedimentation
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
本文通过直接数值模拟揭示了湍流沉降中颗粒形成的新混合机制，发现混合层扩展速度呈现非整数指数增长，且提出了一维模型以描述该现象。
2026-01-27 physics.flu-dyn
Mixing and solvent exchange near the turbulent/non-turbulent interface in a quasi-2D jet
本文通过实验研究准二维湍流射流中溶剂交换与混合的相互作用，揭示油滴成核在湍流/非湍流界面附近的发生与演化规律，并首次基于乙醇浓度和三元相图建立湍流溶剂交换模型。
2023-04-14 physics.flu-dyn
Goldilocks mixing in oceanic shear-induced turbulent overturns
我们提出了一个新的物理动机的参数化，基于索普和Ozmidov尺度的比例，不可逆的湍流通量系数$Γ_{\mathcal M}= {\mathcal M}/ε$，即不可逆率${\mathcal M}$在分层流中的背景势能增加，由于宏观运动的湍流动能耗散率的比例。我们的参数化涵盖了所有三个关键阶段（至关重要的是，在时间上）的剪切诱导分层湍流生命周期：初始，“热”的增长阶段，中间大力强迫阶段，和最后的“冷”的tetralization衰减阶段。涵盖所有三个阶段使我们能够突出中间阶段的重要性，我们称之为“金发姑娘”阶段，因为它显然是最佳的（因此既不太热也不太冷，但刚刚好）平衡，其中从背景剪切到湍流混合的能量传递是最有效的。$Γ_{\mathcal M}$在此阶段接近1/3，我们证明，这似乎与持续湍流$\sim 0.2-0.25$的临界或边际Richardson数的调整有关。
2021-08-11 physics.flu-dyn
Variable-density effects in incompressible non-buoyant shear-driven turbulent mixing layers
使用不可压缩（低速）的直接数值模拟时，混合层涉及两种不同密度的可混溶流体的不对称性进行了研究。模拟中进行的时间配置非常大的域的大小，使混合层达到完全湍流自相似增长的延长状态。施加平均密度变化打破了相对于经典的单流体时间混合层问题的平均对称性。与先前的变密度混合层模拟不同，其中流由具有不同热力学性质的相同流体组成，密度变化目前是由于流体流之间的组成差异，导致不同的混合动力学。变密度（非Boussinesq）效应在流量统计中引入了强烈的不对称性，这可以解释为随着自由流密度差的增加，最强的湍流越来越多地迁移到较轻的流体侧。界面厚度增长率也会降低，某些厚度定义对密度和流向速度剖面之间的对齐的相应变化特别敏感。在混合层内的一个给定位置的密度的统计分布的意义上的额外的不对称性揭示，湍流的细尺度优先维持在较轻的流体，这也是最快的混合发生。这些效应影响涉及密度波动的统计数据，这对混合和对混合动力学敏感的更复杂的现象（如燃烧）具有重要意义。
2020-06-24 physics.flu-dyn
Nonlinear diffusion model for Rayleigh-Taylor mixing
本文用平均温度分布的涡扩散模型研究了瑞利-泰勒对流中湍流混合的复杂演化过程。据发现，一个非线性模型，来自普朗特混合理论的一般框架内，准确地再现从数值模拟获得的湍流廓线的演变。我们的模型可以给出非常精确的预测的湍流热通量和热对流的最终状态制度的努塞尔数。
2010-01-18 nlin.CD physics.flu-dyn
Synthetic dissipation and cascade fluxes in a turbulent quantum gas
尺度不变通量是湍流叶栅的定义性质，但其直接测量是一个众所周知的问题。在这里，我们执行这样的测量湍流量子气体中的直接能量级联。利用时间周期力，我们在一个大的长度尺度上注入能量，并在均匀囚禁的玻色气体中产生级联。可调节的陷阱深度提供了高动量截止$k_{\textrm{D}}$，其实现了合成耗散尺度。这使我们能够直接获得粒子通量穿过半径为$k_{\textrm{D}}$的动量壳层，而$k_{\textrm{D}}$的可调性允许清楚地演示湍流的第零定律：我们观察到，对于固定的强迫，粒子通量在无耗散极限$k_{\textrm{D}}\rightarrow \infty$中作为$k_{\textrm{D}}^{-2}$消失，而能量通量与$k_{\textrm{D}}$无关。此外，我们的时间分辨测量提供了独特的访问前稳态动力学，当叶栅前在动量空间中传播。
2018-07-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Investigation of Turbulent Mixing and Local Reaction Rates on Deflagration to Detonation Transition in Methane-Oxygen
采用大涡模拟（LES）方法研究了湍流混合和局部反应速率对爆燃转爆轰（DDT）的影响。具体而言，爆轰衰减的多孔介质，以及随后的重新启动甲烷-氧气，适度不稳定的混合物，被认为是。调查的目的是验证与以前的实验观察的数值策略，并确定在DDT的最后阶段，湍流混合和冲击压缩对火焰加速的具体作用。采用的模拟程序是网格中网格方法：可压缩线性涡模型大涡模拟（CLEM-LES）。有人发现，平均湍流波动大于层流火焰速度，以保持波的速度以上的查普曼-茹盖（CJ）爆燃速度阈值，前体要求DDT发生。人们还发现，需要足够的湍流燃烧的火焰表面上，以驱动压力波，以充分加强领先的冲击波，局部，以触发自燃热点的波阵面。这些局部爆炸事件，被发现通过湍流表面反应烧毁，驱动横向压力波向外。在随后的冲击波反射或相互作用的横波，新的局部爆炸事件发生，这进一步加强了邻近的领先的冲击波以上的CJ爆轰速度。最后，通过这个过程，波维持CJ爆轰速度，平均而言，通过局部爆炸事件的循环机制，其次是湍流表面反应。最后，燃烧的火焰加速过程中发现，主要在于薄反应区制度。
2017-08-09 physics.flu-dyn
How Turbulent Jets Can Disperse Virus Clouds in Poorly Ventilated Spaces
我们表明，增强的湍流混合可用于通过在封闭、通风不良的空间中分散携带病毒的云来减轻空气传播COVID-19。一个简单的系统，风扇驱动的湍流射流的设计，以尽量减少被动污染物的峰值浓度的时间尺度短相比，房间通风时间。标准的平均和相似的方法被使用，并被认为是圆形和径向壁射流的组合。计算了湍流扩散系数和污染物混合时间。结果表明，这种方法可以显着降低峰值病毒云浓度，特别是在占用率低的小空间，如洗手间。湍流混合在没有通风的情况下当然是无效的。
2022-01-19 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Lagrangian chaos and turbulent diffusivity
本文研究了由三个准点涡的准周期（可积）运动和三个准点涡和六个准点涡的混沌运动产生的拉格朗日混沌所产生的被动标量混合，并与二维和三维定常各向同性均匀湍流以及网格后和圆柱后湍流尾迹中被动标量的湍流混合进行了比较。数值和实验室实验的结果已被使用和有效的扩散近似以及分布式混沌方法已被应用到这个问题。
2019-04-11 physics.flu-dyn
Effects of mean flow skew on turbulent shear layers. Part II. Experimental investigation
Cornell University（康奈尔大学）；University of Maryland（马里兰大学）
通过实验方法生成并表征偏斜湍流混合层，发现平均流偏斜使平均和湍流量系统性降低约40%，但基本动力学特性不变，结构参数保持恒定。
2026-06-12 physics.flu-dyn physics.soc-ph
Deep Learning of Turbulent Scalar Mixing
基于物理学深度学习和深层隐藏物理模型的最新发展，我们提出了一个框架，用于从概率密度函数（PDF）的分散和潜在噪声时空测量中发现湍流模型。这些模型用于由其传输单点PDF方程描述的菲克标量的条件预期扩散和条件预期耗散。所发现的模型进行了评估，对精确解的振幅映射封闭（AMC）/ Johnsohn-Edgeworth翻译（JET）模型的二元标量混合均匀湍流。
2018-11-17 cs.CE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Direct numerical simulations of turbulent mixing driven by the Faraday instability in rotating miscible fluids
采用直接数值模拟（DNS）方法研究了旋转对由法拉第不稳定性引起的两种小密度混溶流体湍流混合的影响。通过不可逆混合速率$\mathcal{M}$，我们量化了描述可用势能（APE）向背景势能（BPE）转化的不可逆混合。我们表明，在较低的强迫振幅，湍流动能（$t.k.e.$）增加的科里奥利频率$f$的增加，直到$\left(f/ω\right)^2<0.25$，其中$ω$是强迫频率，在分谐波不稳定相。这种$t.k.e.$的增强归因于更不稳定模式的激发。由于亚谐不稳定相的延长，不可逆混合随着$\left(f/ω\right)^2$的增加而持续一段延长的时间，直到$0.25$，并最终随着不稳定饱和而停止。当$\left(f/ω\right)^2 > 0.25$时，科里奥利力显著延迟了次谐波不稳定性的开始。强旋转效应导致较低的湍流，因为APE的大部分扩展为BPE，减少了APE，其转化回用于$\left(f/ω\right)^2 > 0.25$的$t.k.e.$储层。由于$\left(f/ω\right)^2 > 0.25$的不稳定性从未饱和，APE通过$\mathcal{M}$向BPE的转化仍在继续，我们发现了延长的不可逆混合。在较高的强迫振幅下，旋转的不稳定延迟效应可以忽略不计，湍流强度较小且持续时间较短。因此，对于$\left(f/ω\right)^2<0.25$，不可逆混合现象也很快结束…
2023-03-07 physics.flu-dyn
Prandtl's extended mixing length model applied to the two-dimensional turbulent classical far wake
尽管Prandtl的混合长度模型有其局限性，但它被广泛应用于湍流自由剪切流动的模拟。普朗特的扩展模型解决了原始模型的许多不足，但并没有得到广泛的应用，部分原因是在其推导和实现过程中出现了额外的数学复杂性。此外，在这两种模型中，普朗特忽略了运动粘度，因为它的大小比湍流粘度小得多。最近的工作表明，在原始模型中包括运动粘度具有数学和物理优势。在目前的工作中，提供了一种新的推导的扩展模型，它表明，类似的优点再次获得时，包括运动粘度。此外，通过使用缩放技术，相似的平均速度配置文件的扩展模型的推导，导致在一个单一的非线性常微分方程，数值求解与Hermite谱方法。归一化相似平均速度和剪切应力的计算配置文件进行比较，实验观察，并显示出良好的协议。
2021-01-21 physics.flu-dyn
Revisiting the mixing length scaling in pressure-gradient turbulent boundary layers via a symmetry approach
Department of Mechanics, School of Mechanics and Engineering Science（力学与工程科学学院力学系）；State Key Laboratory for Turbulence and Complex Systems, Peking University（北京大学湍流复杂系统全国重点实验室）
本文通过扩展结构集合动力学理论并结合双层总剪应力模型，提出对称性分析模型，统一了压力梯度湍流边界层中各层的混合长度标度，揭示了从对数律到半功率律的过渡机制。
2026-04-29 physics.flu-dyn
Impact of transverse strain on linear, transitional and self-similar turbulent mixing layers
University of Sydney（悉尼大学）；CSIRO Environment（澳大利亚联邦科学与工业研究组织环境部门）；AWE（英国原子能管理局）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）
研究探讨了横向应变对混合层发展的影响，通过平面几何应用横向应变率，推导了平面几何中线性阶段的模型，并通过模拟验证了横向压缩下不稳定性增长的放大。
2025-02-19 physics.flu-dyn
Effect of rotation on turbulent mixing driven by the Faraday instability
采用直接数值模拟方法研究了旋转对由Faraday不稳定性引起的两种小密度可混溶流体的湍流混合的影响。我们证明，在较低的强迫振幅，t.k.e.随着f的增加而增加，直到（f/ω \right）^2<0.25，其中ω是次谐波不稳定阶段的强迫频率。t.k.e.的增加。增加B_V，这增加了总势能（TPE）。TPE的一部分是APE。APE的一部分可以通过B_V转化为$t.k.e.$，而其余部分转化为内能，通过BPE_i增加BPE。剩余的TPE也通过透膜通量β_d转化为BPE，导致不可逆混合。随着不稳定性的饱和，不可逆混合停止。当（f/ω \right）^2> 0.25时，科里奥利力显著地延迟了亚谐不稳定性的开始。在此期间，初始浓度分布扩散以增加TPE，其最终在BPE中消耗。强转动效应抑制了t.k.e.。因此，B_V和APE变小，并且TPE的大部分扩展为BPE。由于$\left(f/ω\right)^2 > 0.25$的不稳定性从未饱和，因此$B_V$保持非零，导致TPE持续增加。TPE通过$ϕ_d$向BPE的转化继续进行，并且我们发现了延长的不可逆混合。在较高的强迫振幅下，旋转的稳定作用可以忽略不计，湍流强度较低，持续时间较短。因此，对于$\left(f/ω\right)^2<0.25$，不可逆混合现象也很快结束。然而，当使用$\left(f/ω\right)^2>0.25$时，观察到连续混合…
2022-10-18 physics.flu-dyn
High-Fidelity Simulations of Two Miscible Fluids in Small Scale Turbulent Mixers Using a Variational Multiscale Finite Element Method
School of Mechanical Engineering, Purdue University（普渡大学机械工程学院）；Department of Agricultural and Biological Engineering, Purdue University（普渡大学农业与生物工程系）；Davidson School of Chemical Engineering (by courtesy), Purdue University（普渡大学戴维森化学学院（荣誉））
本研究利用变分多重尺度有限元法对两种湍流混合器进行高保真模拟，揭示了湍流起始、能量衰减和混合性能的差异，为优化混合条件提供依据。
2026-01-06 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of high-pressure mixing in turbulent jets
在采用柴油、燃气轮机和液体火箭发动机的汽车和航空航天应用中，燃烧之前是燃料和氧化剂在高压下的喷射和混合，通常超过混合物临界值。实验观察表明，在超临界压力下喷射的射流表现出显着不同的动态比射流在亚临界条件下，由于在超临界状态下缺乏明显的液相和气相。结果表明，在两种工况下，混合流体的平均流动量，如势核长度、射流空间增长率和速度衰减曲线等不同，从而导致混合流体的分布不同。在这项研究中，湍流射流直接数值模拟（DNS）进行检查之间的变化统计注入氮气（$\mathrm{N_{2}}$）在氮气（$\mathrm{N_{2}}$）在亚临界（理想气体）和超临界条件。考虑了雷诺数（$Re_{D}$）、喷孔直径（$D$）和喷孔速度（$U_{0}$）、$5000$和马赫数（$0.6$）下的等温圆射流。对于混合分析，被动标量与流动进行检查。
2019-07-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Local and Nonlocal Strain Rate Fields and Vorticity Alignment in Turbulent Flows
局部和非局部贡献的总应变率张量在任何一点的流动制定从一个扩展的涡度场在一个局部的球形邻域半径R为中心的x。由此产生的精确表达式允许从总应变率张量获得非局部（背景）应变率张量。在湍流中，涡量自然地集中到相对紧凑的结构中，这允许对涡量与背景应变率张量的最延伸主轴的局部对准进行评估。在任何旋涡结构附近，所需的半径R和膨胀必须达到的相应阶数n由粘性长度尺度决定。我们证明了收敛到背景应变率场的增加R和n的平衡Burgers涡，并表明，这解决了异常对齐的涡度与总应变率张量的中间特征向量。然后，我们评估了均匀各向同性湍流DNS的背景应变场，即使对于有限的R和n对应的截断级数展开，结果表明，在预期的平衡对齐的涡度与最延伸的主轴的背景应变率张量的增加。
2008-01-08 physics.flu-dyn
Multi-fidelity validation of variable-density turbulent mixing models
在这项研究中，合奏的实验数据，并利用比较和验证两个模型中使用的模拟变密度，可压缩湍流混合。虽然这种模型（雷诺平均Navier Stokes和大涡模拟）已被广泛验证与更多的规范流在以前的研究中，本方法提供了新颖的几何形状的复杂性，合奏为基础的验证，和均匀的计算框架上的模型进行测试。此外，所有的实验和计算任务都是由作者完成的，这导致了与其数字孪生模型紧密耦合的实验配置。描述了实验发散激波管装置及其数据获取方法，并在模拟空间中进行了复制。忽略界面处湍流混合的二维欧拉模型使用高斯过程优化到实验数据。然后，该模型作为基础的2D RANS和3D LES的研究，从实验中的混合层数据进行比较。RANS只在后期流动发展时间与实验数据吻合良好。LES合奏一般表现出良好的协议与实验数据，但显示的初始条件的表征敏感性。分辨率依赖的行为也观察到某些高阶统计的兴趣。总的来说，LES模型成功地捕捉到发散的几何形状，可压缩性，并结合非线性不稳定性的问题固有的影响。混合宽度及其增长率的成功预测突出了三个不同的制度的发展中存在的不稳定性，每个与以前研究的不稳定性的相似之处。
2022-03-04 physics.flu-dyn
Mixing and flow transition in an optimized electrokinetic turbulent micromixer
微混合器是芯片实验室中的关键元件，在化学和工程的分析和测量中有着广泛的应用。以往的研究报道电动（EK）湍流可以实现在Y型微混合器的横截面尺寸为100 $μ$ m的顺序。虽然超快湍流混合可以在整体流雷诺数为O（1）时产生，但微混合器尚未优化。本文系统地研究了电场强度、交流频率、电导率比和入口通道宽度对“Y”型电动微混合器混合效果和过渡态瑞利数的影响。结果表明，在100 kHz、1.14 × 10^5 V/m交流电场、电导率比为1：3000的条件下，在350 $μ$ m宽的微混合器中实现了最佳混合。在此条件下，在距入口84 $μ$ m和100 ms处，混合度最大，可达0.93。对临界电场和临界电瑞利数的进一步研究表明，EK流不稳定的最不稳定条件与EK湍流的最佳混合条件不一致。为了预测高$Ra_{e}$下EK流的演变，有必要应用计算湍流模型，而不是线性不稳定性分析。
2022-04-11 physics.flu-dyn
A numerical study of a variable-density low-speed turbulent mixing layer
对一个时间发展的、低速的、变密度的、湍流的、平面混合层进行了直接数值模拟。在低马赫数近似下的纳维-斯托克斯方程是用一种新的算法求解的，该算法是基于Kim等人（1987）用于不可压缩流动的速度-涡量公式的一种扩展形式。考虑密度比为$s=1, 2, 4$和8的4例病例。模拟运行的普朗特数为0.7，并实现了$Re_λ$高达150的自相似演化的混合层。结果表明，混合层的生长速率随密度比的增大而减小，与理论模型一致。与高速数据的比较表明，随着密度比的增加，生长率的降低与马赫数的关系较弱。此外，混合层转移到低密度流已被其特征在于通过分析一个点的统计自相似区间内。这种移动已被量化，并与混合层的增长率的假设下，平均速度和密度分布的形状不随密度比的变化。这导致了一个预测模型的动量厚度的增长率的减少，这与现有的数据相当吻合。最后，利用流动显示和谱分析了密度比对湍流结构的影响。结果表明，随着密度比的增加，高密度侧的最长尺度逐渐受到抑制。随着密度比的增加，在小尺度上的能量也逐渐减少。
2017-08-15 physics.flu-dyn
