The streaks of wall-bounded turbulence need not be long
利用数值实验研究了壁面湍流中最长条纹的阻尼效应。据发现，长条纹不需要的自我维持的爆裂过程中，这是相对较小的影响，他们的缺席。特别是，存在湍流状态，其中流向速度的波动具有与爆发大致相同的长度，因此推测与爆发本身相关，而爆发结构基本上与存在较长速度波动的流动无法区分。这表明，在未经修改的流动中发现的长条纹可能是副产品，而不是能量产生循环的活性部分。
2022-07-01 physics.flu-dyn
Large-scale streak instabilities of transitional channel flow
Arts et Métiers Paris /CNAM（巴黎国立高等工艺学院）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Politecnico di Bari（巴里理工大学）
研究了过渡通道流中大尺度 streak 不稳定现象，通过线性稳定性分析揭示了湍流与层流转换过程中的关键机制。
2025-11-10 physics.flu-dyn
Analytical Kink-Type Solutions and Streak Formation in Turbulent Channel Flow
Ultra Quantum Inc.（超量子公司）
本文基于Alexeev流体动力学方程发展了湍流通道流的分析框架，研究了流体速度分量的耦合行为，提出了一种能解释通道和管道流中广泛雷诺数范围内速度剖面的解析方法，揭示了弯折型解与条纹形成的关系。
2026-04-05 physics.flu-dyn
Streak instability in turbulent channel flow: the seeding mechanism of large-scale motions
经常有人提出，大尺度运动（或隆起）的形成是连续合并和/或近壁发夹涡生长的结果。在本研究中，我们报告我们的直接观察，大规模的运动产生的不稳定性的“放大”条纹运动在外部区域（即非常大规模的运动）。我们设计了湍流槽道流中的数值实验，直到$Re_τ\simeq 2000$，其中由根据先前的线性理论计算的外部区域中的体强迫人工驱动流向均匀的条纹运动（Hwang \& Cossu，J. Fluid Mech.，第664卷，2015年，pp. 51- 73）。随着强迫振幅的增加，发现在流向波长为$λ_x/h\simeq 1-5$（$h$是通道的半高）处出现了一个充满能量的流向涡结构。动态模式分解的应用和湍流统计的检查表明，这种结构是一个后果的曲折模式不稳定的条纹，一个子过程的大规模外部结构的自我维持机制。同时还发现，涡结构的统计特征与外围区域大尺度运动的统计特征非常相似。最后，提出条纹不稳定性的最大流向长度决定了超大尺度运动的流向长度尺度。
2017-09-20 physics.flu-dyn
Roughness-induced transition and turbulent wedge spreading
本研究通过萘可视化和热线测量，在更宽雷诺数范围和更长流向域上研究粗糙元触发的湍流楔形区扩展，发现扩展角对雷诺数有弱依赖，并揭示高低速条带交替产生的自维持机制是扩展的关键驱动力。
2024-07-18 physics.flu-dyn
On the role of turbulent large-scale streaks in generating sediment ridges
湍流大规模条纹在形成水下沉积物脊上的最初平坦的沉积物床的作用进行了研究与援助的颗粒分辨直接数值模拟的明渠水流在散装雷诺数高达9500。准流向的脊和槽在1和1.5倍的平均流体高度之间的特征展向间距的定期安排被认为是一个后果的优先展向组织的湍流在大规模的流向速度条纹。沉积脊主要出现在大规模低速条纹下方的侵蚀较弱的区域，槽则相反。大规模的条纹在散装流和沉积物上的沉积物脊的演变动态之间的相互作用最好描述为一个“自上而下”的过程，作为沉积物bedforms的安排被认为是适应外部流的变化与几个散装时间单位的时间延迟。所观察到的外流和河床之间的“自上而下”的相互作用与Jimenez提出的关于典型河道流中因果关系的概念模型相当吻合（J. Fluid Mech.，第842卷，2018年，P1，第5.6节）。平均次级流普朗特的第二种可比的强度和横向间距被发现在发达的沉积物脊和单相光滑壁的渠道一样，在平均超过O（10）散装时间单位。这表明，通常与沉积脊一起观察到的二次流是规则组织的大型条纹的统计足迹。
2021-10-02 physics.flu-dyn
The growth mechanism of turbulent bands in channel flow at low Reynolds numbers
在这项工作中，我们进行了直接的数值模拟，在大通道域和研究的运动学和动力学的完全本地化的湍流带在雷诺数Re = 750。结果表明，谱带的下游端条纹产生快，并进入邻近的层流，而上游端条纹则持续衰减，衰减相对较慢。这种不对称性是造成带横向生长的原因。我们特别研究了在下游端产生条纹的机制，这使得条带的生长更快。我们确定了与下游端附近的局部平均流，我们的研究结果强烈表明，这种不稳定性是负责条纹的产生，并最终为带的增长与展向弯曲的不稳定。基于我们的研究，我们提出了一个可能的自我维持机制，充分本地化的湍流带在低雷诺数的槽道流。
2019-10-27 physics.flu-dyn
Lift-up and streak waviness drive the self-sustained process in wall-bounded transition to turbulence
本研究利用Couette-Poiseuille实验流场测量数据，定量分析壁面转捩湍流自持过程，首次通过湍流斑局部分析验证流向涡幅值与条纹波度的关联，并量化低波度下的抬升效应，补充了实验直接测量证据。
2023-11-02 physics.flu-dyn
Threshold transient growth as a criterion for turbulent mean profiles
本研究将湍流条纹瞬态增长建模为两阶段线性过程，发现维持湍流的阈值瞬态增长随雷诺数增加而减小，并据此修正了Malkus关于湍流平均剖面可实现性的经典假设。
2024-07-08 physics.flu-dyn
Anti-hairpin vortices in the buoyancy-driven turbulent boundary layer
在这里，我们发现发夹涡指向上游的流动方向，而不是下游，这一特点是发现的固有行为的湍流浮力驱动的边界层。我们发现相干涡横跨高速条纹，而不是低速条纹;此外，切向雷诺剪应力的象限占主导地位的第一和第三象限，而不是第二和第四个。这些发现可能有助于提高我们的浮力驱动的流动和浮力效应的湍流模型的理解。
2020-10-24 physics.flu-dyn
Stable stratification enhances transient growth in streaky shear flows
University of Cambridge（剑桥大学）
本文研究稳定分层对条纹剪切流瞬态增长的影响，发现垂直剪切情形下分层可释放巨大线性能量增长，并给出完全抑制优选增长机制的临界分层强度公式。
2025-10-15 physics.flu-dyn
Self-sustaining process of minimal attached eddies in turbulent channel flow
最近已经通过数值实验表明，湍流槽道流中的含能运动以汤森附着涡的形式存在，该数值实验仅在规定的展向长度尺度下使用其自持性质来模拟含能运动（Hwang，2015，J. Fluid Mech.，767，p254）。在本研究中，在对数和外部区域中的每个展向长度尺度（即附着涡）的含能量运动的自维持过程的详细调查进行了强调其与“爆发”的相关性，这是指运动的能量时间振荡（Flores & Jiménez，2010，Phys. Fluids，22，071704）。结果表明，对数区和外区的附着涡由条纹和准流向涡结构组成，其自持过程与近壁区非常相似，即条纹通过升力效应被准流向涡显著放大;放大的条纹随后经历“快速的顺流弯曲运动”，使人联想到条纹不稳定性或瞬时生长，这最终导致条纹的破裂和新的准流向涡的再生。两个数值实验，旨在人为地抑制解除效果和条纹蜿蜒运动，分别揭示，这些过程是必要的成分的自我维持过程中的附加涡的对数和外部区域，与以前的几个理论研究。它还表明，在对数和外部区域的附加涡的升力效应的人工抑制导致大量的湍流表面摩擦减少。
2019-07-14 physics.flu-dyn
POD-based study of turbulent plane Poiseuille flow: comparing structure and dynamics between quasi-linear simulations and DNS
本文分析了限制非线性动力学中的湍流，并与$R=1650$上的Poienille湍流的DNS进行了比较。的结构得到POD分析的两个组成部分的RNL动力学中使用的流量分区：流向平均流量和波动。POD分析表明，占主导地位的POD模式，在DNS和RNL，在展向滚条纹谐波。然而，我们的结论是，这些POD模式不会孤立地发生，而是相干的滚动条纹结构的傅立叶分量。POD分析的DNS和RNL的波动揭示了类似的复杂结构，包括在部分斜波搭配条纹。这些结构的起源是确定其对应POD模式预测使用随机湍流模型（STM）。这些预测的POD模式占主导地位的最佳增长的结构上的条纹，STM预测正确的弯曲斜波结构。在DNS，RNL和STM的卷条纹结构和相关的波动之间的这种密切的对应关系意味着，在DNS中运行的自我维持机制基本上是相同的，在RNL中，这已经与最佳扰动增长的条纹。
2023-03-29 physics.flu-dyn
Coherent structures in the linearized impulse response of turbulent channel flow
本文利用线性化的纳维-斯托克斯方程研究了孤立的时空脉冲引起的速度脉动的演化。在$Re_τ=10000$中，冲量作为不可压缩通道流中的外部体积力引入。速度波动是关于湍流的平均速度轮廓定义的。湍流涡动粘性被添加到方程中，以将平均速度固定为精确解，这也用于模拟背景湍流对大尺度波动的耗散效应。脉冲体积力产生的流场演变成包含长流向速度条纹的相干结构，其两侧是准流向涡;其中一些脉冲产生发夹涡。随着这些涡纹结构的发展，它们的尺寸增长到名义上的自相似几何形状，纵横比（流向与壁面法线）约为$10$，而它们的动能密度单调衰减。涡纹结构的拓扑结构对脉冲的位置不敏感，但取决于脉冲体积力的方向。所有这些涡纹结构都附着在壁面上，当按离壁面的距离缩放时，它们的雷诺应力崩溃，这与汤森的附着涡假设一致。
2018-05-02 physics.flu-dyn
Wall turbulence without modal instability of the streaks
尽管壁湍流的非线性性质，有证据表明，从平均流的湍流波动的能量转移的机制可以归因于线性过程。对于这种能量传递，最受欢迎的线性不稳定性之一是相对于流向平均流（或条纹）的扰动的模态增长。在这里，我们设计了一个数值实验，其中的纳维-斯托克斯方程的合理修改，以抑制这些模式的不稳定性。我们的结果表明，尽管不存在条纹不稳定性，但壁湍流仍以现实的平均速度和波动速度维持。
2019-09-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Interplay between streaks and vortices in shock-boundary layer interactions with conditional bubble events over a turbine airfoil
Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学）
研究超音速涡轮叶片激波-边界层相互作用中气泡、条纹和涡旋的相互作用，揭示高速条纹与涡旋对气泡内流体混合及湍流动能的影响。
2025-12-12 physics.flu-dyn
Fluctuation covariance-based study of roll-streak dynamics in Poiseuille flow turbulence
本研究针对壁湍流中滚转-条纹结构的维持机制争议，采用展向配置法结合S3T统计动力学与RNL近似，揭示了湍流泊肃叶流中脉动雷诺应力持续增强条纹、主导POD模态维持滚转的机制，验证了剪切流中该结构生长维持的普遍过程。
2024-04-14 physics.flu-dyn
Wall-bounded turbulence needs not be long
School of Aeronautics, U. Polit\'ecnica Madrid（马德里理工大学航空学院）
研究壁面湍流中长条纹再生等问题，通过实验和模拟发现长条纹初始增长与平均剪切力和长横向流速有关，特定模拟中湍流在部分阻尼下能持续且恢复，给出相关模拟及能量平衡解释，支持新的壁面湍流模型。
2026-07-13 physics.flu-dyn
Identifying skin-friction generation structures in turbulent channel flows via canonical correlation decomposition
Peking University（北京大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
通过典型相关分解方法识别湍流通道流中皮肤摩擦生成的关键流动结构，并展示其在阻力控制中的应用潜力。
2026-01-11 physics.flu-dyn
The role of entropic-instabilities in laminar-turbulent transition on a blunted flat plate
本文用线性和非线性方法研究了马赫数~ $4$下熵不稳定性对钝头平板层流-湍流转捩动力学的影响。线性波包分析揭示了放大倾斜的第一模式以及平面和倾斜的熵层扰动。熵不稳定性的感受性被认为是最大的驱动种子在熵层，相应的线性演变的特点是在壁面法向平面的强化，再加上流向倾斜。的过渡过程中所产生的熵层波相互作用通过斜击穿机制进行了详细研究。倾斜的熵层扰动相互非线性地相互作用，并在边界层中引起流向条纹。这些经历进一步的不稳定下游，通过提升和奥尔样机制的组合，导致湍流的发病。由熵扰动引起的正弦次谐波振荡是主要的条纹不稳定性。在温度扰动中观察到倾斜的钩状结构，并归因于熵层中的类Orr机制。此外，温度扰动放大的熵层中的低速条纹的波峰，并通过三元相互作用产生扰动。这些扰动有助于将扰动能量转移到附面层中，最终导致展向均匀化和近壁条纹的产生。接近击穿区的末端，伴随着边界层中惯性子范围的出现的光谱增宽表明流动接近湍流。
2022-10-11 physics.flu-dyn
Instability of the roll/streak structure induced by free-stream turbulence in pre-transitional Couette flow
虽然在转捩前的壁面剪切流中，滚纹结构是普遍存在的，但如果将层流理想化，这种结构是线性稳定的。由于缺乏不稳定性，卷/条纹结构的大的瞬态增长被用来解释它的出现是由于在自由流湍流（FST）中偶然发生的扰动被配置为最佳地激发它。另一种解释是，FST与滚动/条纹结构相互作用，使其不稳定。统计状态动力学（SSD）提供了研究这种类型的不稳定性的分析方法，这种不稳定性是由湍流的相干和非相干分量之间的相互作用引起的。随机结构稳定性理论（S3 T）以二阶闭包的形式实现SSD，用于分析湍流相干流向不变分量与非相干FST分量相互作用产生的SSD模式。最不稳定的S3 T模式是不稳定的一个参数控制FST强度的临界值和有限振幅的辊/条纹结构产生从这个不稳定性通过在这个参数的分叉。虽然这种分歧只有在SSD的解析表达式，它是密切反映在两个动态相似的准线性系统，被称为限制非线性（RNL）系统，并在DNS。S3 T还预测了在湍流激发参数的较高值处的第二分叉。这第二个分叉导致过渡到湍流。从一个有限的振幅辊/条纹平衡的分叉提供了一个直接的路线，通过S3 T辊/条纹不稳定性的湍流状态。
2017-03-10 physics.flu-dyn
Large-scale streaks in a turbulent bluff body wake
本研究分析高雷诺数湍圆盘尾流数据库，发现大尺度低频条纹结构，揭示其由涡脱落模态自相互作用经升力机制形成，首次系统表征了湍流尾流中的该类条纹及生成机理。
2023-12-14 physics.data-an physics.flu-dyn
Formation of spanwise vorticy in oblique turbulent bands of transitional plane Couette flow, part 1: Numerical experiments
本文用直接数值模拟（DNS）方法研究了平面Couette流（PCF）斜层流-湍流带速度条纹中展向涡量的形成。展向涡量是由速度条纹的流向壁面正剪切层的卷起型发展产生的。它是由沿带状的大尺度气流平流输送的。我们提出了一个展向涡度的标准，检测这些事件，以进行系统的测量。除了流向和展向相关长度的辊，他们的平流速度进行了测量，并显示匹配的大规模流动沿带附近的湍流区。最后，我们讨论了涡量从层流区附近的带中射出与层流区大小之间的可能关系。
2014-12-08 physics.flu-dyn
Coherent structures in Newtonian and viscoelastic turbulent planar jets
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；Universidad Polit{é}cnica de Madrid（马德里理工大学）；Flow Matters Consultancy BV（Flow Matters咨询有限公司）
通过时空Koopman分解，研究了粘弹性平面射流中弹性湍流的触发与维持机制，发现近场弹性驱动条纹与聚合物拉伸结构是维持三维粘弹性射流弹性湍流的关键。
2026-04-29 physics.flu-dyn
Modification of particle-laden near-wall turbulence: effect of Stokes number
湍流通道流充满颗粒的研究使用直接数值模拟与点力近似的小，重颗粒的直径小于流体的Kolmogorov长度尺度。在我们的研究中考虑的壁单位的斯托克斯数为$St^+=0.5, 5, 35$和125。本研究的主要目的是考察斯托克斯数对通道中湍流修正的影响。我们发现，颗粒与$St^+=0.5$增强湍流的发生准流向涡，而较大的斯托克斯数的颗粒衰减湍流。当$St^+=0.5$时，动能从颗粒转移到高速区域和低速条纹中的流向流体速度波动，这可能增加低速条纹的不稳定性，从而导致新的准流向涡的产生。另一方面，低速条纹中较大斯托克斯数颗粒的优先浓度是湍流衰减的原因，并且颗粒对流体的缓慢响应产生对与准流向涡相关的流体速度的反馈。
2014-09-04 physics.flu-dyn
On the rheoscopic measurement of turbulent decay in wall-bounded flows
PMMH, CNRS, ESPCI Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité（PMHC，法国国家科学研究中心，巴黎高等物理化工学院，巴黎文理研究大学，索邦大学，巴黎西岱大学）；Department of Earth, Planetary, and Space Sciences, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校地球、行星与空间科学系）；FAST, CNRS, Université Paris-Saclay（FAST，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
本文通过PIV和rheoscopic可视化技术比较，揭示了壁界流中湍流衰减特征时间的差异。
2026-02-13 physics.flu-dyn
Modulation of the regeneration cycle by neutrally buoyant finite-size particles
采用力耦合方法对平面Couette和压力驱动通道结构中的湍流悬浮流进行了直接数值模拟。当雷诺数略高于层流-湍流转捩时，考虑中性浮力有限尺寸（L_y /d = 20）球形颗粒的稀到中等浓度悬浮液。在湍流槽道和库埃特流中，用合成条纹进行的试验清楚地表明，颗粒触发槽道流中的不稳定性，而平面库埃特流变成层流。此外，我们已经表明，颗粒有一个显着的影响，压力驱动流通过详细的时间和空间分析，而他们没有显着的影响，平面Couette流配置。这两种流动之间的实质性差异与Couette流动中大规模卷（非活动运动）中颗粒的空间优先分布有关，而它们在压力驱动流动中的喷射（活动运动）区域中积累。通过对两种不同流动构型的颗粒改性的研究，我们能够显示湍流结构的特定响应和构成近壁湍流缓冲层中再生循环的基本机制的调制。特别是对于压力驱动的流动，颗粒增强提升并使其连续作用，而颗粒不显著改变条纹击穿过程。流向涡的加强是由于涡量拉伸项的波状条纹。波纹条纹的数量多、尺寸小，增强了涡量的拉伸，从而加强了悬浮流中大尺度流向涡的环流。
2018-06-07 physics.flu-dyn
Energy transfer in turbulent channel flows and implications for resolvent modelling
我们分析了两种类型的平面Poiffille流的尺度间能量传递：Park和Graham（2015）的P4 U精确相干态和最小通道中的湍流。对于这两种流动，占主导地位的能量产生模式是流向恒定的条纹，展向间距约为100个壁单元。由于这些尺度的粘性耗散不足以平衡生产，非线性项将多余的能量重新分配到其他尺度。展向常数尺度（即展向波数为零的Tollmien-Schlichting样模式），特别是占非线性项的净能量增益的显着数量。我们比较的能量平衡预测预解式分析，我们表明，它不模拟能量转移。然而，我们发现，从流向恒定条纹的能量转移可以合理地预测Cess涡动粘度分布。因此，涡动粘性是一个有效的模型，在预解式分析的非线性项，并解释了最有力的流向恒定条纹的良好预测。它还提高了预解模式的结构，其流向长度大于其展向宽度的基础上，抵消非正常的预解算子。涡粘性不尊重非线性能量传递的保守性质，其在所有尺度上必须总和为零。因此，对于从非线性项接收能量的标度，它是不太有效的。
2020-04-28 physics.flu-dyn
Transient Growth in Streaky Unbounded Shear Flow: A symbiosis of Orr and Push-over mechanisms
本研究通过Kelvin模型证明，在条纹状剪切流中，推倒机制与基于条纹的Orr机制协同作用可增强瞬态增长，并揭示二者共同驱动近壁湍流中条纹到滚转的再生循环。
2025-08-07 physics.flu-dyn
Coherent structures in localised and global pipe turbulence
最近在管流中发现的不稳定行波（TW）被誉为一个重大突破，希望他们填充湍流吸引子。我们证实了存在的相干态与内部的快速和缓慢条纹相称的结构和能量与已知的TW在一个长管道中使用数值模拟。然而，这些只发生在低雷诺数（Re=2000-2400）时（局部）“喷流”湍流的低能量区域内，而在Re=2800时（均匀）“段塞”湍流中根本不发生。这强烈表明，所有目前已知的TW坐在层流和湍流状态之间的相空间的中间区域，而不是被嵌入在湍流吸引子本身。具有强烈减速核心的新相干快条纹态似乎取代了湍流吸引子。
2008-02-20 physics.flu-dyn
Laminar-turbulent separatrix in a boundary layer flow
本文研究平板上的转捩边界层流动。已知边界层流在雷诺数的临界值以上会产生不稳定的Tollmien-Schlichting波。然而，还已知的是，可以在亚临界雷诺数下观察到这种转变。在这种情况下，层流状态的吸引盆与持续的湍流共存。在这篇文章中，这两个国家之间的分界线上的轨迹进行了模拟。分界线上的状态与初始条件无关，并且与层流和湍流动态地相关联。这种边缘状态提供了关于过渡流的基本特征的信息。解的形式是低速条纹，两侧是两个准流向弯曲涡。条纹的形状与线性最优扰动法模拟的条纹形状接近。这个解决方案相比，现有的结果条纹故障。模拟是在一个时间框架内实现的局部边界层，周期性边界条件的流向。提出了一种基于尺度分离的专用模型。平均流是普朗特边界层方程的解，而叠加的小尺度波动是周期性纳维-斯托克斯方程的解。该模型与湍流模拟进行了验证，并令人满意地再现了边界层流动的物理特性，特别是在外部区域，其中外部流体被夹带向边界层。
2013-02-14 physics.flu-dyn
Stochastic Structural Stability Theory applied to roll/streak formation in boundary layer shear flow
随机结构稳定性理论（SSST）提供了一个自治的，确定性的，非线性动力系统的发展的统计平均状态的湍流系统。在这项工作中，SSST适用于理解的自由流湍流（FST），并与旁路过渡在边界层的辊/条纹结构的形成的问题。横流/展向平面中的滚转结构和相关的流向条纹被证明是FST和平均流之间相互作用的线性不稳定性。在这种相互作用中，由FST产生的非相干雷诺应力通过扰动流向条纹来组织，以相干地迫使扰动滚转引起流向条纹扰动的放大，并通过这种反馈导致滚转/条纹/湍流复合体的不稳定性。支持滚转/条纹/湍流复合不稳定性的主要湍流扰动结构是斜波形式的非正常最佳扰动。在STM激发参数的分叉处出现了导致滚动/条纹结构的合作线性不稳定性。这种结构不稳定性最终在有限振幅下非线性地平衡，尽管由此产生的统计平衡流向条纹是弯曲的，但相关的流动是稳定的。通过这种机制形成和平衡的辊/条纹结构可以追溯到非正常的基础之间的相互作用的扰动和模态稳定系统中的平均流量。
2010-11-05 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Couette-Poiseuille flow experiment with zero mean advection velocity: Subcritical transition to turbulence
我们提出了一个新的实验装置，创建一个剪切流与零平均平流速度通过抵消非零流向压力梯度移动边界，产生平面Couette-Poiffille流。我们进行了第一次实验结果，在过渡制度，这种流动。使用流动可视化，我们的特点是亚临界过渡到湍流的Couette-Poiffille流，并显示存在的湍流点产生的永久扰动。由于基本廓线的平均平流速度为零，这些湍流结构几乎是静止的。我们区分两个区域的湍流斑：活跃的，湍流的核心，其特征在于类似于行波的条纹的波纹度，和周围的区域，其中还包括弱未受干扰的条纹和斜波在层流湍流界面。我们还研究了这两个区域的大小对雷诺数的依赖关系。最后，我们表明，行波在下游（Poietille）。
2017-04-09 physics.flu-dyn
Chaotic and time-periodic edge states in square duct flow
本研究通过边缘追踪算法分析方管流动，发现非对称约束下边缘态为混沌吸引子，表现为条带-涡旋相互作用引发的爆发与壁面切换；施加镜像对称后则形成周期轨道，这些边缘态在低雷诺数湍流中扮演重要角色。
2025-03-28 physics.flu-dyn
Causal features in turbulent channel flow
本研究通过集合干预实验分析壁面约束湍流局部流动的因果相关性，明确不同区域的关键标度变量，揭示因果相关结构与经典扫掠、喷发事件的关联及条带运动特征。
2024-05-24 physics.flu-dyn
Generation and Breakdown of Surface Streaks in Wind-Driven Aqueous Flow
本文用一个随时间发展的具有加速表面漂移速度的边界层模式分析了风应力驱动水流中的旁路转捩方案。模型的参数被选择为模仿波浪水槽实验，参考风速为5 m/s。为了研究孤立的边界层过程，采用了一个平坦的自由表面，它抑制了波浪的产生。首先，首选的初始扰动，其中边界层是最敏感的使用线性非正常增长理论。这些扰动被布置为位于自由表面附近的流向恒定涡对。随后，直接数值模拟初始化这些最佳扰动和流向条纹的产生。高速条纹渗透到更深的水层，并经历蜿蜒的不稳定性，让人想起在壁面有界流动中低速条纹上发展的不稳定性。条纹不稳定性引起的横向波动在自由表面，这非常类似的染料图案在风浪池实验波发病前。本分析提供了这些实验观察的理论背景。
2020-12-20 physics.flu-dyn
Laminarising turbulent pipe flow by linear and nonlinear optimisation
本文利用非线性优化与线性TG最小化设计圆管流主动体积力，揭示变平剖面通过抑制近壁条纹形成而破坏湍流自维持机制。
2024-10-25 physics.flu-dyn
Are the dynamics of wall turbulence in minimal channels and larger domain channels equivalent? A graph-theoretic approach
本文通过图论网络模体分析比较最小流动单元与全通道壁湍流的动力学机制，发现两者主导模体相似但MFU中关键事件时间尺度约慢2.2倍。
2024-01-15 physics.flu-dyn
Reattachment streaks in hypersonic compression ramp flow: an input-output analysis
我们采用全局输入输出分析来量化可压缩边界层流中外源扰动的放大。利用时间周期输入的主导响应的空间结构，我们解释了压缩斜坡上高超音速流中稳定再附着条纹的起源。我们对层流激波/边界层相互作用的分析表明，条纹是由上游具有特定展向波长的反向旋转涡扰动的优先放大引起的。这些条纹与流动再附着附近的壁面处的热通量条纹相关联，并且它们可以触发向湍流的转变。我们的分析预测的条纹波长与两个不同的高超声速压缩斜坡实验的观测结果相比毫不逊色。此外，我们的分析表明，无粘输运方程的基流减速有助于放大流向速度和斜压效应是负责生产流向涡。最后，温度条纹附近的再附着的外观触发的流向速度和流向涡扰动的增长，以及由上游温度扰动的再附着激波的放大。
2019-08-23 physics.flu-dyn
Distinct Lifetime Scaling Laws of Turbulent Puff in Duct Flow
通过直接数值模拟与理论分析，揭示方形管道流中湍流团寿命在临界雷诺数约1450处分岔，亚临界区遵循平方根标度律、超临界区呈超指数标度，并用噪声鞍结分岔方程解释衰减机制，证明其统计规律与管道流相似。
2025-07-02 physics.flu-dyn
The wall shear rate in non-Newtonian turbulent pipe flow
本文提出了一种计算圆管湍流中壁面剪切率的方法。它能将层流和湍流的测量数据充分地压缩成一条流动曲线，为设计湍流粘度计提供了依据。关键词：非牛顿流体，壁面剪切速率，湍流，流变仪
2010-09-16 physics.flu-dyn
Transient growth and nonlinear breakdown of wavelet-based resolvent modes in turbulent channel flow
本文研究时间局域化主 resolvent 强迫模态对湍流近壁循环的驱动效果，发现其能有效放大近壁条纹，但非线性导致过早衰减，且破裂方式与强迫强度无关。
2025-05-07 physics.flu-dyn
Interpreted machine learning in fluid dynamics: Explaining relaminarisation events in wall-bounded shear flows
机器学习（ML）在流体动力学中变得越来越流行。强大的机器学习算法，如神经网络或集成方法，是出了名的难以解释。在这里，我们介绍了新颖的Shapley加法运算（SHAP）算法（Lundberg & Lee，2017），这是一种博弈论方法，可以在流体动力学的背景下解释给定ML模型的输出。我们给出了关于SHAP作为一种可解释的AI方法的概念证明，该方法为流体动力学提供了有用的和人类可解释的见解。为了表明SHAP提供的特征重要性排名可以物理解释，我们首先考虑从一个已建立的低维模型的基础上的自持过程（SSP）在壁有界剪切流的数据，其中每个数据功能有一个明确的物理和动力学解释的近壁动态，即流向涡，条纹和线性条纹不稳定性的已知代表性特征。SHAP始终确定只有层流剖面、流向涡和特定条纹不稳定性在预测中起主要作用。我们表明，该方法可以应用于更大的流体动力学数据集的SHAP评价平面Couette流在一个最小的流动单元专注于相关的条纹和它们的不稳定性的预测再分层事件。在这里，我们发现，预测是基于代理条纹调制对应的线性条纹不稳定性内的SSP。也就是说，SHAP分析表明，自我维持循环的破裂与条纹不稳定性的抑制有关。
2022-05-19 nlin.CD physics.comp-ph physics.data-an
Turbulent spot growth in plane Couette flow: statistical study and formation of spanwise vorticity
本文对平面Couette流过渡区中的湍流斑生长进行了直接数值模拟。定量描述的生长过程和周围的四极流的斑点的细节。重点放在展向涡的速度条纹，类似于二次剪切不稳定的形成。的不稳定性（相干长度，平流速度）的主要特征进行了研究的背景下的湍流斑，低于和高于阈值雷诺数的出现的倾斜湍流带的平面Couette流。
2014-01-15 physics.flu-dyn
Investigation of unsteady secondary flows and large-scale turbulence in heterogeneous turbulent boundary layers
根据\cite{wangsawijaya2020}中的发现，我们重新研究了在具有不同粗糙度波长$0.32 \leq S/\overlineδ \leq 3.63$的展向非均匀粗糙度的表面上发展的紊流边界层，其中$S$是粗糙度带的宽度，$\overlineδ$是展向平均边界层厚度。非均质的情况下，诱导反向旋转的二次流，这些相比，自然发生在光滑的壁的大尺度湍流结构。在瞬时流场中，两者都表现为蜿蜒的细长高动量和低动量条纹。结果表明，二次流可能是展向锁定的湍流结构，$S/\overlineδ$控制湍流结构的强度，并可能控制表面将结构锁定在适当位置的功效（当采用$S/\overlineδ \approx 1$时最有效）。条件平均值的脉动速度场的展向非均匀和光滑壁的情况下，导致强烈的条纹涡不稳定性模型的结构。二次流和大尺度结构共存于$S/\overlineδ \gg 1$或$S/\overlineδ \ll 1$的边界，其中二次流分别在$δ$或$S$上缩放。当采用$S/\overlineδ \gg 1$时，二次流被锁定在粗糙度过渡区附近，而相对不变的大尺度结构出现在距离过渡区较远的地方。在$S/\overlineδ \ll 1$的情况下，$S$尺度的二次流被限制在接近表面的位置，与穿透到层中更深处的未改变的较大尺度湍流结构共存。
2021-10-05 physics.flu-dyn
Particle streak velocimetry using Ensemble Convolutional Neural Networks
本研究报告的方法，并提出了其开源实现的定量分析的实验流使用条纹图像和卷积神经网络（CNN）。后者用于从条纹中检索长度和角度，其可用于推断成像流的动能和方向性（高达180 $^{\circ}$模糊度）。我们开发了一种快速方法，用于生成基本上无限数量的训练和验证图像，从而实现有效的训练。此外，我们展示了如何应用CNN的集合来推导估计量的形式不确定性。该方法在常规湍流数值模拟和潮汐天平动流实验中得到了验证。
2019-07-23 eess.IV physics.flu-dyn
Jet-noise reduction via streak generation in the nozzle boundary layer
Institut Pprime, CNRS–Université de Poitiers–ENSMA（普里姆研究所，法国国家科学研究中心-普瓦捷大学-国立高等航空航天学院）；Monash University（蒙纳士大学）；Instituto Tecnológico de Aeronáutica（航空技术研究院）
通过在喷嘴内表面添加隔板促进边界层条纹生成，从而减少喷射噪声。
2025-08-07 physics.flu-dyn
Scaling and mechanism of the propagation speed of the upstream turbulent front in pipe flow
本研究推导了管流上游湍流前锋传播速度随雷诺数的显式标度律，发现前锋尖端低速条带位置在壁面单位下恒定，并基于局部平均流平流机制解释速度来源，实现了从单速度场近似估计前锋速度。
2023-11-10 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
Transient growth of wavelet-based resolvent modes in the buffer layer of wall-bounded turbulence
本研究通过小波基响应分析，发现壁湍流缓冲层中主响应模式的瞬态增长，其能量放大随注入强度平方增长，非线性项抑制增长，且主强迫模式最有效地放大条带能量。
2023-12-24 physics.flu-dyn
Low Reynolds number turbulent flows over elastic walls
我们研究了粘性超弹性壁面上的层流和湍流槽道流动，并表明通过适当地选择壁面弹性模量，可以在任何雷诺数下维持非定常的混沌类粘性流动。我们提出了一个物理解释，这种效果通过评估的剪切应力和湍流动能预算的流体和弹性层。我们从2800到10的不同的批量雷诺数，并确定两个不同的机制，湍流生产。在中等和高雷诺数下，湍流波动激活壁振荡，这反过来又放大了流体中的湍流雷诺应力。在非常低的雷诺数下，唯一的生产项是由于来自弹性壁的能量输入，其随着壁弹性而增加。这种机制可用于被动地增强微流体装置中的混合。
2020-08-04 physics.flu-dyn
Turbulent channel flow of an elastoviscoplastic fluid
本文对弹粘塑性流体的层流和湍流槽道流动进行了数值模拟。非牛顿流动通过求解完全不可压的纳维-斯托克斯方程和弹粘塑性应力张量的演化方程来模拟。层流模拟进行了广泛的雷诺数，宾汉数和比的流体和总粘度，而湍流模拟进行了固定的体积雷诺数等于2800和弱弹性。我们发现，在层流制度的摩擦系数单调增加与宾汉数（屈服应力）和粘度比减小，而在湍流制度的摩擦系数几乎是独立的粘度比和宾汉数减小，直到流最终返回到一个充分的层流条件足够大的屈服应力。三个主要制度被发现在湍流的情况下，根据宾汉数：对于低的值，摩擦雷诺数和湍流的统计只有轻微的不同，从牛顿流体;对于中间值的宾汉数，波动增加和惯性平衡范围丢失。最后，对于更高的值，流动完全分层。这些不同的行为与流体不屈服的体积的逐渐增加有关，随着宾汉数的增加，从中心线向壁增长。未屈服区域与近壁结构相互作用，优先在高速条纹上方形成。特别是，近壁条纹和相关的准流向涡强烈增强在一个高度弹粘塑性流体和流动变得更加相关的流向方向。
2018-07-14 physics.flu-dyn
Turbulent heat transfer enhancement by compliant walls
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
研究柔性壁面在黏弹性壁面通道流中湍流热传递的影响，通过直接数值模拟分析壁面弹性与热扩散率变化对动量与热传递的增强作用，揭示扫动与喷射事件的物理机制。
2026-04-01 physics.flu-dyn
Asymmetrical Order in Wall-Bounded Turbulent Flows
在梯度结构中，对于每个雷诺应力分量，揭示了湍流壁边界流的缩放。在耗散结构中，存在一种不对称的秩序，我们可以部署它来统一这些流动内部和之间的缩放和传输动力学。槽道和平板边界层流动的外边界条件有细微的差别，它们改变了远离壁面的湍流结构。耗散结构和相应的输运动力学中表现出的自相似性建立了有壁界湍流的能力和知识。
2021-01-31 physics.flu-dyn
