Similarities between the structure functions of thermal convection and hydrodynamic turbulence
本文分析了湍流热对流速度结构函数的标度性。使用高分辨率的数值模拟，我们表明，结构功能的规模类似的流体动力学湍流，与她和Leveque的预测[物理评论快报]的标度指数一致。72，336-339（1994）]。速度增量的概率分布函数在耗散尺度下为非高斯分布，具有宽尾，在惯性尺度下接近高斯分布。概率分布的尾部遵循拉伸指数。我们还表明，在热对流，在惯性范围内的能量通量小于粘性耗散率。这与流体动力学湍流不同，在流体动力学湍流中，能量通量和耗散率相等。
2019-11-14 physics.flu-dyn
Statistics of incompressible hydrodynamic turbulence: an alternative approach
使用最近的另一种形式的Kolmogorov-Monin精确关系充分发展的流体动力学（HD）湍流，不可压缩的能量级联率$\varepsilon$计算。在此理论框架下，对三维自由衰减均匀湍流的速度（${\bf u}$）、涡量（$\boldsymbol ω= \boldsymbol\nabla \times {\bf u}$）和Lamb矢量（$\boldsymbol{\cal L}= \boldsymbol ω\times {\bf u})$）的统计特性进行了数值研究.数值结果表明，对于不同的空间分辨率，$\varepsilon$可以直接表示为${\bf u}$和$\boldsymbol{\cal L}$的两点增量的简单乘积，而不需要各向同性的假设.最后，最大的空间分辨率的结果显示出一个明确的协议从经典的4/3定律计算的级联率各向同性均匀HD湍流。
2019-01-26 physics.flu-dyn
Longitudinal and transverse structure functions in high Reynolds-number magneto-hydrodynamic turbulence
本文通过精确的结构函数方程以及二维和三维MHD湍流的直接数值模拟，研究了均匀各向同性MHD湍流中纵向和横向结构函数的标度行为。特别是，重新缩放纵向和横向结构函数之间的关系，推导和利用，以比较不同的缩放行为在惯性范围内。结果表明，在MHD湍流中，纵向结构函数和横向结构函数没有明显的差别。这一发现与流体动力学湍流的情况相反，流体动力学湍流即使在高雷诺数下也表现出持续的差异。我们提出了一个物理图片的基础上，由于相同大小的局部区域和对齐的速度和磁场波动的压力贡献的有效减少。最后，我们的研究结果强调了压力项的重要性，实际观察到的缩放差异的流体动力学湍流。
2017-05-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Coexistence of active and hydrodynamic turbulence in two dimensional active nematics
在主动液晶中，活动能够驱动混沌时空流，称为主动湍流。通过理论和实验工作，主动湍流被表征为低雷诺数现象。我们表明，在二维，单独的主动强迫是能够触发流体动力学湍流导致的共存的主动和惯性湍流。这种类型的流动发展为足够活跃和可延伸的流动对齐向列相。我们观察到，一个extensile的小的和大的值的流动对齐参数的组合效果导致的弹性能谱，促进能够触发逆能量级联的动能的增长扩大。
2022-10-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Exact Scaling Relations In Relativistic Hydrodynamic Turbulence
我们考虑一般类耗散流体动力学方程中湍流的稳态统计，其中波动由集中在大尺度上的随机源维持。众所周知，在某些特殊情况下，如非相对论不可压湍流，一个关联函数的Kolmogorov型精确标度关系成立。我们表明，所有这样的标度关系遵循从电流密度关联函数的一般关系。推导过程不需要能量级联图，并表明对不可压缩湍流的Kolmogorov关系的传统解释可能会产生误导。利用这一点，我们推导出精确的缩放结果可压缩湍流在相对论流体力学，这减少了在慢运动限制的Kolmogorov关系。我们讨论了实验结果的影响。
2010-10-27 hep-th physics.flu-dyn
An alternative formulation for exact scaling relations in hydrodynamic and magnetohydrodynamic turbulence
我们提出了一个替代配方的精确关系，在三维均匀湍流使用两点统计。我们的发现说明与不可压缩流体动力学，标准和霍尔磁流体动力学湍流。在该公式中，湍流无粘不变量的级联率可以简单地用混合二阶结构函数表示。除速度${\bf u}$、涡量$ω$、磁场${\bf b}$和电流${\bf j}$等常用变量外，矢量${\bf u } \times {\boldsymbol ω}$、${\bf u} \times {\bf b}$和${\bf j} \times {\bf b}$也对湍流叶栅起着关键作用。目前的方法提供了一个简单的代数形式，这是特别有趣的研究各向异性的空间等离子体，如太阳风，在原则上更快的统计收敛比经典的法律写在三阶振荡器。
2016-11-13 physics.flu-dyn
Probability Density Functions in Homogeneous and Isotropic Magneto-Hydrodynamic Turbulence
推导了磁流体动力学（MHD）湍流中多点概率密度函数的演化方程。本文讨论了MHD湍流中的矩族与Eschrasekhar导出的矩族的关系，并导出了一个联合特征泛函的泛函方程，它可以被认为是流体动力学湍流中的Hopf泛函的类比。在此基础上，我们发展了一种基于非封闭项联合高斯假设的单点磁场概率密度函数演化方程的封闭方法。它明确表明，这种封闭，连同假设的均匀性和各向同性，导致消失的非线性项。我们讨论了这一发现的影响，产生磁场，并给出了一个简短的展望轴对称理论，其中包括一个平均磁场。
2020-03-15 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Stochastic anomaly and large Reynolds number limit in hydrodynamic turbulence models
在这项工作中，我们解决了开放的问题，高雷诺数限制在流体动力学湍流，我们修改考虑消失的随机（而不是确定性）粘度。在这个公式中，一个小尺度的噪声传播到大尺度的逆级联，这可以描述使用定性参数的Kolmogorov-Obukhov理论。我们推测，由此产生的概率分布的极限存在$\mathrm{Re} \to \infty$，在有限时间的极限流仍然是随机的，即使强迫，初始和边界条件是确定的。这个猜想证实了数值的Sabra模型的湍流，其中的解决方案是确定性的前和随机后立即爆破。然后，我们推导出一个纯粹的无粘问题制定的随机边界条件施加在惯性区间。
2015-10-26 physics.flu-dyn
Gradual eddy-wave crossover in superfluid turbulence
本文对绝对零度附近的超流湍流理论进行了修正，提出了一个微分近似的模型，用于描述量子化涡线的集体流体动力学运动和它们各自的不相关运动（Kelvin波）所携带的k空间中的能量通量。该模型预测系统的流体动力学和开尔文波分量的能谱，在有限的尺度范围内，不同的运动制度之间经历了一个平滑的交叉。
2008-07-08 nlin.CD physics.flu-dyn
Multi-Time Multi-Scale Correlation Functions in Hydrodynamic Turbulence
高雷诺数纳维-斯托克斯方程被认为打破了空间和时间特性的自相似性：不同阶数的关联函数表现出不同的去相关时间和异常的空间标度特性。在这里，我们提出了一个系统的尝试来测量多时间和多尺度的相关函数，通过使用高雷诺数的完全均匀和各向同性的湍流的数值模拟。其主要思想是建立一个探测站骑流，即测量相关性的参考系集中在不同的流体粒子的轨迹（准拉格朗日参考系引入Belinicher & L 'vov，Sov. JETP 66，303（1987））。通过这种方式，我们减少了大尺度的扫描和测量的非平凡的时间动态控制的湍流能量转移从大到小的尺度。我们提出了动态多尺度存在的证据：多时间关联函数的特点是由一组无限的特征时间。
2011-03-29 nlin.CD physics.flu-dyn
Equilibrium and non-equilibrium time-reversible dynamical ensembles relevant to chiral turbulence
提出了基于修正纳维-斯托克斯方程的湍流思想和理论，得到了与螺旋湍流相关的平衡态和非平衡态时间可逆动力学系综。讨论了控制螺旋度以控制气动力、热量和噪声的问题，并进行了可压缩湍流的相关统计力学分析。构造了一个非平衡动力学系综的螺旋时间可逆系统。应用程序也有评论。
2019-04-02 physics.flu-dyn
A theory of hydrodynamic turbulence based on non-equilibrium statistical mechanics
在早期的论文中，我们研究了湍流指数$ζ_p$，其中$\langle|Δ{\bf v}|^p\rangle\sim\ell^{ζ_p}$是小尺度下对流体速度的贡献$\ell$。利用非平衡统计力学的思想，我们发现了$$ ζ_p={p\over3}-{1\over\lnκ}\lnΓ({p\over3}+1) $$，其中$1/lnκ$是实验$\approx 0.32\pm 0.01$。本说明的目的是对$ζ_p$的公式提出一种更加物理的推导。我们还提出了一个估计$\approx 100$的雷诺数在湍流开始。
2017-07-09 physics.flu-dyn
Lagrangian structure functions in fully-developed hydrodynamical turbulence
从纳维-斯托克斯方程出发，导出了充分发展流体湍流惯性范围内的拉格朗日速度结构函数。当时间$τ$远小于关联时间时，结构函数服从标度关系$K_n(τ)\propto τ^{ζ_n}$ .标度指数$ζ_n$是解析计算的。所得到的值与Bodenschatz组\cite{Bod2}的独特实验结果惊人地一致。引入了拉格朗日位置结构函数$R_n(τ)$的新概念。所有的$R_n$的顺序$n>3$示出具有普遍的缩放。
2007-12-26 physics.flu-dyn
Superstatistics in hydrodynamic turbulence
超统计是一种"统计的统计"，与具有波动密集参数的驱动非平衡系统相关。它包含Tsallis统计量作为特例。我们表明，欧拉和拉格朗日湍流实验中测得的速度差和加速度的概率密度函数，以及简单的超统计模型再现。我们比较拟合对数正态超统计和卡方超统计（= Tsallis统计）。
2003-03-15 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Out-of-equilibrium fluxes shape the self-organization of locally-interacting turbulence
该研究针对地球物理启发的二维局域相互作用流体，通过模拟与理论发现小尺度非平衡通量会约束大尺度流场，催生丰富相图并改变准地转流大尺度结构选择机制。
2025-05-08 nlin.CD physics.flu-dyn
Scaling Relations in Two-Dimensional Relativistic Hydrodynamic Turbulence
本文导出了惯性尺度范围内二维相对论性流体动力学湍流的精确标度关系。我们考虑了大尺度的能量级联和小尺度的涡度拟能级联。我们说明了这些关系的湍流弱可压缩流的数值模拟。有趣的是，流体-引力对应关系意味着时空中具有反德西特渐近性的引力场应该表现出类似的标度关系。
2015-10-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Anisotropic characteristics of the Kraichnan direct cascade in two-dimensional hydrodynamic turbulence
本文用数值方法研究了在抽运和类粘滞阻尼作用下二维流体湍流Kraichnan直叶栅的统计特性（空间分辨率为$8192\times 8192$）。结果表明，准冲击的涡和他们的傅立叶伙伴关系的形式，射流引入一个重要的影响，湍流导致强相关函数的角度依赖性。在惯性区间中，作为每个角度的模量$k$的函数的能量分布具有Kraichnan行为$\sim k^{-4}$，并且同时具有对角度的强依赖性。然而，角度平均提供了高精度的Kraichnan湍流谱$E_k=C_Kη^{2/3} k^{-3}$，其中$η$是拟能通量和Kraichnan常数$C_K\simeq 1.3$，与以前的模拟一致。对于三阶速度结构函数$S_3^L$，发生了常见的情况，对于各向同性湍流，它给出了关于分离长度$R$和$η$，$S_3^L=C_3ηR^3$的相同标度，但是角度和时间的平均值$\bar {C_3}$不同于它的各向同性值。
2015-10-30 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.comp-ph
Sharp vorticity gradients in two-dimensional hydrodynamic turbulence
本文考虑了二维流体动力学湍流中出现的锐涡度梯度及其对湍流谱的影响。我们发展了涡线表示的模拟，作为与双涡线一起运动的曲线坐标系的变换。这种映射的可压缩性可以被认为是在高雷诺数下涡量不连续性形成的主要原因。对于强各向异性情况下的二维湍流，涡度不连续性可以产生在大$k$处与$k^{-3}$成比例的下降的谱，类似于拟能级联的Kraichnan谱。对于弱各向异性湍流，由于不连续性导致的谱的$k$依赖性与Saffman谱的$k^{-4}$依赖性一致：$k^{-4}$。我们比较了衰减湍流的二维欧拉方程的直接数值解的分析预测。我们观察到，双涡度达到非常高的值，并在空间局部分布沿分段直线。因此，表明强各向异性，因此我们发现了接近于$k^{-3}$ -谱的谱。
2004-07-19 physics.flu-dyn
Hydrodynamic turbulence in quasi-Keplerian rotating flows
本文报道了在剪切雷诺数达到$\mathcal{O}(10^5)$时准开普勒体系中泰勒-库埃特流动的直接数值模拟研究。几十年来，准开普勒旋转流作为一个简化的模型系统被研究，以研究吸积盘中湍流的起源，但尚未完全理解。在这项研究中的流动是轴向周期性的，从而避免了实验端壁对流动稳定性的影响。使用最佳线性扰动作为初始条件，我们的模拟发现没有持续的湍流：强烈的初始扰动扭曲了速度分布，并触发最终衰减的湍流。
2017-04-25 astro-ph.GA physics.flu-dyn
On $p$-adic cascade equations of hydrodynamic type in modeling fully developed turbulence
提出了一个具有两个运动积分的$p$ -adic流体力学型方程。该方程可看作是充分发展湍流中能量耗散的模型叶栅方程。一些特殊的情况下，所提出的方程进行了详细说明，它表明，对于一个特定的参数选择，他们有固定的解决方案，对应于2/3 Kolmogorov-Obukhov定律。可能的进一步研究所提出的模型进行了讨论。
2020-06-12 math-ph math.AP math.DS
Hydrodynamic interactions and extreme particle clustering in turbulence
本研究通过实验发现湍流中惯性粒子径向分布函数以$r^{-6}$标度急剧增长，修正现有理论后仍无法解释，暗示存在新的物理机制。
2021-04-06 physics.flu-dyn
The effects of free stream turbulence on the hydrodynamic characteristics of an AUV hull form
本文通过实验和数值模拟的方法研究了自由流湍流对自主水下航行器（AUV）在三种不同雷诺数、不同下潜深度和不同攻角下的流场演化的影响。实验在循环水槽中进行，利用声学多普勒测速仪（ADV）记录了水下机器人沿程的瞬时速度分布。利用实验测量的流向平均速度、湍流动能（TKE）和雷诺应力，验证了压力应变关联式中加入壁面反射项的雷诺应力模型（RSM）的预测能力。从基于高保真RSM的模拟中可以观察到，在存在自由流湍流的情况下，AUV船体上的压力、表面摩擦、阻力和升力系数减小。还绘制了不同淹没深度和迎角以及不同自由流湍流度下AUV船体水动力系数的变化曲线。从这个实验和数值研究的结论为AUV的设计提供了改进的设计范例的指导。
2018-09-14 physics.flu-dyn
Euler Turbulence and thermodynamic equilibrium
我们进行了一个独特的直接数值模拟的欧拉湍流使用增量相关的速度场作为初始条件，并报告了全范围的$k^2$和$k$能量谱的三维和二维流动，零能量通量，和Maxwell-Boltzmann分布的速度场。这些都是对湍流绝对平衡理论预言的直接验证。以拟序涡为初始条件，欧拉湍流从非平衡态-平衡态的混合态通过热化过程过渡到平衡态。在这封信中，我们提出了一个模型的热化欧拉湍流。
2020-04-20 astro-ph.SR cond-mat.stat-mech nlin.CD
Measuring the effect of spatial dimension on hydrodynamic turbulence using direct numerical simulation
本研究通过直接数值模拟，探讨了不同空间维度对流体湍流特性的影响，发现高维情况下湍流性质和混沌特性存在变化。
2025-11-29 hep-th nlin.CD physics.flu-dyn
Long-term memory in experiments and numerical simulations of hydrodynamic and magnetohydrodynamic turbulence
我们分析时间序列源于实验和直接数值模拟的流体动力学和磁流体动力学湍流。模拟是在周期性的盒子里进行的，但是选择了一个体积强迫来模拟实验中流动的几何形状，两个反向旋转的叶轮之间的冯卡门旋流。模拟中的参数被选择为（在计算限制内）允许实验和数值结果之间的比较。在所有情况下都考虑导电流体。两种不同的配置被认为是：一个案件与弱的外部施加的磁场，并与自持磁场的情况下。长期记忆和$1/f$噪声的证据在实验和模拟中观察到，在与冯卡门流中剪切层的流体动力学行为相关的弱磁场的情况下，和在与大尺度磁场的慢磁流体动力学行为相关的发电机的情况下。
2014-01-22 physics.flu-dyn
On the origin of non-Gaussian statistics in hydrodynamic turbulence
众所周知，湍流很难根据第一原理来描述和理解。原因之一是湍流包含高度间歇性的涡量和应变率的突发，具有高度非高斯统计。在点对之间的速度增量的概率密度函数中，数量性、不连续性表现为高度拉长的尾部。从纳维-斯托克斯方程预测非高斯统计和非线性的起源是一个长期存在的问题。本文从纳维-斯托克斯方程出发，导出了一个简单的纵向和横向速度增量的拉格朗日演化的非线性动力学系统。从这个系统中，我们能够表明，无处不在的非高斯尾在湍流中有其起源的固有的自放大的纵向速度增量，和交叉放大的横向速度增量。
2005-08-29 physics.flu-dyn
A Hydrodynamic Interpretation of Quantum Mechanics via Turbulence
本文提出了一个描述真空中粒子密度在虚光子随机作用下运动的随机欧拉方程。经过时间平均后，欧拉方程被简化为雷诺方程，在湍流流体动力学中得到了很好的研究。结果表明，平均压力是非局部的，湍流的大小服从Fick定律。利用马德隆变换，薛定谔方程推导没有任何其他假设。
2019-05-08 physics.flu-dyn quant-ph
A turbulence model for smoothed particle hydrodynamics
本文的目的是设计一个湍流模型的粒子方法光滑粒子流体动力学（SPH），使一些假设，守恒的线动量和角动量，满足离散版本的开尔文循环定理，是计算效率。这些目标已经实现。此外，该模型的结果与Clercx和Heijst的无滑移壁盒内二维湍流的实验和计算结果吻合得很好。该模型是基于一个拉格朗日类似的拉格朗日平均Navier Stokes（LANS）湍流模型，但不同的平滑速度。平滑的速度保持未平滑速度的频谱的形状，但是对于短长度尺度减小幅度取决于参数$ε$。我们称之为SPH- $ε$模型。该模型的有效性由以下事实表明：使用平滑速度和粗分辨率计算的二阶速度关联函数与使用因子2更精细的分辨率的计算很好地一致，因此需要8倍的工作来积分到相同的时间。
2009-11-13 physics.flu-dyn
Equilibrium and nonequilibrium properties of Euler turbulence
本文通过伪谱模拟研究了二维和三维欧拉湍流的平衡与非平衡特性，验证了绝对平衡理论，并发现二维欧拉湍流在有序初始条件下熵随时间减小。
2023-06-03 physics.flu-dyn
Statistical equilibria of large scales in dissipative hydrodynamic turbulence
本文对三维耗散湍流的统计特性进行了数值研究。我们的研究结果表明，在很大程度上可以描述的大规模流动的截断欧拉方程与绝对平衡理论给出的零通量解决方案的预测，无论是螺旋和非螺旋流。因此，大尺度谱的函数形状可以预测，只要尺度足够大于强迫长度尺度，但也足够小于盒子的大小进行检查。绝对平衡的预测偏差进行了讨论。
2015-07-07 physics.flu-dyn
Statistical properties of the velocity field for the 3D hydrodynamic turbulence onset
研究了当动力学由薄饼状高涡度结构主导时三维流体动力学湍流开始的统计关联函数。通过大量的数值模拟，我们系统地研究了速度的两点结构函数（矩）。我们观察到形成的幂律标度的纵向和横向的时刻在相同的时间间隔的尺度的能量谱。速度结构函数的标度指数表现出与稳态湍流情况相同的关键特性。特别是，指数依赖于非平凡的时刻的顺序，表示的不连续性和异常标度，和纵向指数原来是略大于横向的。当能谱具有接近于Kolmogorov的幂律标度时，纵向三阶矩显示出与距离接近的线性标度，尽管各向异性很强，但仍符合Kolmogorov的4/5定律。
2019-06-01 physics.flu-dyn
Route of hydrodynamic turbulence in rotating shear flow: Secondary perturbation triggers growing eigenmodes through the elliptical instability
旋转剪切流中的流体动力学湍流的起源是一个很大的难题，如包含科里奥利力的平面Couette流。虽然流动在实验室实验中经常表现出湍流，但根据线性扰动理论，它应该总是稳定的。我们表明，二次扰动的主要扰动流触发椭圆不稳定性在这样的系统，因此指数增长的本征模。这一结果在天体物理学和天体物理学中有直接的应用，因为天体物理学和天体物理学经常表现出具有开普勒角动量分布的湍流。我们解决了这样的开普勒流，这是类似于旋转库埃特流的湍流的起源。
2005-08-31 astro-ph cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Isotropization of two-dimensional hydrodynamic turbulence in the direct cascade
本文给出了二维水动力湍流中直接叶栅的数值模拟结果（空间分辨率达到$16384 \times 16384$）。如果在早期阶段（在逆泵浦增长率$τ\simΓ_{max}^{-1}$的阶次时），湍流按照与自由衰减湍流\cite{KNNR-07, KKS}的情况相同的方案发展：形成双涡度的准奇异分布，其在$k$ -空间中对应于射流，导致强湍流各向异性，则对于$10τ$阶次，湍流变得几乎各向同性。特别是，在这些时候，任何显着的各向异性的角度波动的能量谱（对于一个固定的$k$）是不可见的，而大参数的涡度的概率分布函数具有指数尾的指数线性依赖于涡度，在协议与理论预测\cite{FalkovichLebedev2011}。
2017-02-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Nonlinear hydrodynamic instability and turbulence in pulsatile flow
通过管状几何形状的脉动流是层流，只要速度适中。这尤其被认为也适用于心血管流，其中惯性力通常太低而不能维持湍流。另一方面，流动不稳定性和波动的剪切应力是各种心血管疾病的原因。在这里，我们报告了一个非线性的不稳定性机制脉动管流，引起湍流在低流速的突发。几何畸变的小，但有限的振幅被发现激发的螺旋涡在流动减速过程中的状态。由此产生的流型在量级上迅速增长，分解成湍流，并且当流动加速时最终返回层流。这种情况导致每个脉动周期中的剪切应力波动和流动逆转。这种不稳定的条件会对血管产生不利影响，并且已经显示会促进剪切应力敏感性内皮细胞层的炎症和功能障碍。
2020-05-25 physics.flu-dyn
Note on specific chiral ensembles of statistical hydrodynamics: "order function" for transition of turbulence transfer scenarios
流体动力学螺旋性标志着宇称对称性破缺，流动的手性。因此，统计流体力学尊重手性，因为对称性破缺和恢复是其基本原理的关键，例如光谱转移方向及其机制。三维（3D）Navier-Stokes各向同性湍流的同手性子系统已经用螺旋表示技术数值实现，以呈现逆能量级联[Biferale等人，物理学评论快报，{ \bf 108}，164501（2012）]。这种情况类似于2D湍流，其中逆能量级联，或更一般的能量拟能双级联方案，被认为是与Kraichnan的绝对平衡的负温度状态的帮助下。实际上，如果在这种系统中的螺旋度被认为是正的而不失一般性，则可以识别出对应的负温度状态[Zhu等人，流体力学杂志，{ \bf 739}，479（2014）]。在这里，对于某些特定的湍流手征系综，我们用相应的绝对平衡证明，即使螺旋度分布在波数上是符号确定的，不同的形状函数的\textit{ansatzes}，由特定螺旋度和能量谱$s(k)=H(k)/E(k)$之间的比率定义，意味着不同的传输方向，我们可以有反螺旋度和前向能量的双重传输（比如说，$s(k)\propto k^{-2}$导致绝对平衡模态能量谱密度$U(k)=\frac{1}{α+βk^{-2}}$，正好是Kraichan的二维欧拉拟能），同时向前转移（使用$s(k)=constant$），或者甚至没有简单定向的转移（用，比如说，非单调$s(k) \propt…
2014-07-31 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
A numerical tool for the study of the hydrodynamic recovery of the Lattice Boltzmann Method
通过对不同大小的子体上的运动方程进行平均得到能量和拟能的精确平衡关系，研究了格子玻尔兹曼方法（LBM）的流体动力学恢复问题.在二维各向同性均匀湍流的背景下，我们首先验证这种方法对衰减湍流的LBM模拟的合奏对伪谱（PS）模拟的合奏之一的流体动力学恢复进行比较。然后，我们进行了一个基准的LBM模拟强迫湍流雷诺数增加，通过改变输入松弛时间的LBM。这种方法可以扩展到隐式亚网格尺度（SGS）模型的研究，从而提供了一个有前途的路线，量化隐含的SGS模型的LBM框架内现有的稳定技术。
2018-09-17 nlin.CD physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic turbulence cannot transport angular momentum effectively in astrophysical disks
宇宙中已知的最有效的能量来源是吸积盘。黑洞周围的粒子将5%至40%的静止质量能量转化为辐射。就像水在排水沟里循环一样，流入的物质必须失去角动量，这可能是由于圆盘中的剧烈湍流造成的，而圆盘本质上是无粘性的。湍流的起源尚不清楚。热盘的导电等离子体可以成为湍流的方式的线性磁旋转不稳定性。冷的盘，例如原恒星的行星形成盘，可能由于电离太差而导致磁旋转不稳定性发生，因此基本上是非磁化的和线性稳定的。非线性流体动力学不稳定性通常发生在雷诺数足够大的线性稳定流动（例如，管流）中。虽然行星形成盘具有极端的雷诺数，开普勒旋转增强了它们的线性流体动力学稳定性，因此它们是否可以湍流，从而有效地传输角动量的问题是有争议的。在这里，我们报告了一个实验室实验，表明非磁性准开普勒流雷诺数高达数百万基本上是稳定的。按比例缩小到吸积盘，角动量的传输速率远低于天体物理学的要求。通过排除纯粹的流体动力学湍流，我们的结果间接支持磁旋转不稳定性作为湍流的可能原因，即使在冷磁盘。
2006-11-15 astro-ph physics.flu-dyn
Generalization of the viscous stress tensor to the case of non-small gradients of hydrodynamic velocity: a path to numerical modeling of turbulence non-locality
National Research Center “Kurchatov Institute”（库尔恰托夫国家研究中心）；National Research Nuclear University MEPhI（莫斯科国立核研究大学MEPhI）
通过推广Chapman-Enskog方法，获得Navier-Stokes方程中粘性应力张量的积分表示，可用于模拟湍流非局域性，符合经验Richardson t^3定律。
2025-09-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Universal dissipation scaling for non-equilibrium turbulence
实验结果表明，非经典的高雷诺数能量耗散行为，$C_ε \equiv εL/u^3 = f(Re_M)/Re_L$，观察到的分形方形网格产生的湍流的衰减过程中也表现在衰减湍流起源于各种规则的网格。对于足够高的总雷诺数$Re_M$、$f(Re_M)\sim Re_M$。
2011-12-20 physics.flu-dyn
The non-equilibrium part of the inertial range in decaying homogeneous turbulence
我们使用两个相关的非定常函数作为尺度的均匀各向同性湍流的非平衡的程度的措施。这些函数的值表明在惯性范围的上端存在显著的非平衡。风洞数据证实了Lundgren（2002，2003）的预测，即二阶和三阶结构函数最接近其柯尔莫哥洛夫标度的两点分离$r$与泰勒长度标度$λ$成比例，并且在整个惯性范围内，随着$r$远离$λ$，两个结构函数与其柯尔莫哥洛夫平衡形式的距离逐渐增大。由于惯性范围的上端处于非平衡状态，与雷诺数无关，因此不可能根据柯尔莫哥洛夫平衡来证明泰勒-柯尔莫哥洛夫湍流耗散标度。
2019-10-10 physics.flu-dyn
Statistical features of freely decaying two-dimensional hydrodynamic turbulence
对高雷诺数下自由衰减二维水动力湍流的统计特性进行了数值研究。特别是，数值实验（分辨率高达$8192\times 8192$）提供了一个Kraichnan型湍流谱$E_k\sim k^{-3}$。通过空间滤波，发现对谱的主要贡献来自于准激波形式的锐涡度梯度。这种准奇异性是负责一个强大的角度依赖性的频谱，由于良好的本地化（在角度方面）射流与微小的和/或大的重叠。在每个喷流中，光谱以$k^{-3}$的形式减小。三阶结构函数的行为准确地同意Kraichnan直接级联的概念对应于一个恒定的拟能通量。结果表明，高阶结构函数的幂律指数$ζ_n$比$n$的线性相关性增长得慢，证明了湍流的不稳定性。
2013-01-28 nlin.PS physics.comp-ph physics.flu-dyn
Growth of Hydrodynamic Perturbations in Accretion Disks: Possible Route to Non-Magnetic Turbulence
我们研究了冷吸积盘中流体动力学湍流的可能起源，如恒星形成系统和静止激变变星。由于这些系统预计有中性气体，湍流粘度很可能是流体动力学的起源，而不是磁流体动力学。因此，MRI将是缓慢的，甚至没有在这样的磁盘。虽然在流体动力盘中没有指数增长的本征模，但由于本征模的非正常性质，能量的大的瞬态增长仍然是可能的，这可能使系统切换到湍流状态。对于开普勒圆盘，我们估计，当雷诺数接近一百万时，能量将增长1000倍。
2005-07-02 astro-ph cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Behavior of hydrodynamic and magnetohydrodynamic turbulence in a rotating sphere with precession and dynamo action
在不可压缩流体力学（HD）和磁流体力学（MHD）两种情况下，采用直接数值模拟的方法研究了旋转充液球体中的进动效应。在这两种情况下的渐近状态和它的依赖旋转和进动频率进行了分析。对于磁流体的情况下没有自我维持发电机被发现的逆行进动的情况下，而在另一方面，一个关键的逆行进动频率被发现以上的发电机行动是自我维持。人们还发现，这些对应于小规模的发电机与发达的湍流制度。此外，它被观察到的存在下的反转的磁偶极矩与更大的等待时间之间的反转较小的进动频率。
2022-12-12 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Anomalous scaling of passive scalar in turbulence and in equilibrium
我们分析了多点关联函数的示踪剂在不可压缩流的尺度远远超过规模$L$的波动产生（准平衡域），并将它们与关联函数的尺度小于$L$（湍流域）。我们证明，尺度不变性可以打破平衡域和跟踪这种故障的统计积分的运动（零模式）已经做了湍流。采用Kraichnan模型的短相关速度，我们确定了新类型的零模式，打破规模不变性，并确定了一个令人不安的缓慢衰减的相关性在大尺度。
2005-01-03 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Hydrodynamic and Magnetohydrodynamic Simulations of Wire Turbulence
我们报告的模拟实验室实验中，磁化超音速流驱动通过丝网。这项研究的目的是调查这种配置产生超音速，MHD湍流的能力。我们首先报告的形态结构，在磁化和非磁化的情况下发展。然后，我们使用各种统计措施，包括功率谱和密度的概率分布函数的流量进行分析。利用这些结果，我们估计了金属丝网下游流动中的音速马赫数。我们发现，最初的高超音速（M=20）平面激波通过丝网不导致下游湍流条件。然而，在磁化和非磁化的情况下，所产生的湍流是边缘超声速到跨音速（M~1），和高度各向异性的结构。
2019-07-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Chaos from turbulence: stochastic-chaotic equilibrium in turbulent convection at high Rayleigh numbers
结果表明，湍流热对流产生的平均风速的关联函数（Rayleigh数$Ra \sim 10^{11}$）在很长的相关时间内呈指数衰减，而相应的最大李雅普诺夫指数肯定为正。这些结果与重建的相位图一起表明在所研究的平均风中存在混沌分量。电报近似也被用来研究混沌和随机分量的平均风波动的相对贡献和这些组件之间的平衡已被详细研究。
2009-12-16 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Turbulent drag reduction in magnetohydrodynamic and quasi-static magnetohydrodynamic turbulence
在流体动力学湍流中，大尺度注入的动能级联到惯性范围，导致恒定的动能通量。相反，在磁流体动力学（MHD）湍流中，一部分动能被转移到磁能。因此，对于相同的动能注入率，MHD湍流中的动能通量与其流体动力学对应物相比减小。这导致非线性项（$\la | ({\bf u}\cdot \nabla) {\bf u} | \ra$，其中${\bf u}$是速度场）和湍流阻力相对减弱，但MHD湍流中的速度场增强。我们使用流体动力学和MHD湍流的壳模型模拟来验证上述。准静态MHD湍流也表现出类似于MHD湍流的湍流阻力减小。
2020-04-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
Classical and quantum regimes of the superfluid turbulence
我们认为，在超流体的湍流是由两个无量纲参数。其中之一是内参数q，它表征了作用在相对于热浴移动的涡流上的摩擦力，其中1/q与经典流体力学中的雷诺数Re=UR/ν起着相同的作用。它标志着涡动力学的“层流”和湍流状态之间的过渡。在经典流体力学中，当Re >> 1时，出现Kolmogorov级联描述的发展湍流;在超流流体力学中，当q << 1时，出现Kolmogorov级联描述的发展湍流。超流湍流的另一个参数是超流雷诺数Re_s=UR/κ，它包含了表征超流中量子化涡量的循环量κ。这个参数可以调节两类超流湍流之间的交叉或过渡：（i）经典的Kolmogorov级联状态，其中涡是局部极化的，涡量的量子化并不重要;和（ii）量子Vinen湍流，其性质由涡量的量子化决定。提出了动态涡旋态的相图。
2003-10-20 cond-mat hep-ph nlin.CD
Compressible vortex structures and their role in the onset of hydrodynamic turbulence
我们研究了三维流动中准二维（薄煎饼）涡结构的形成，以及二维流体力学中准一维结构的形成。这些结构是在高雷诺数下形成的，当它们的演化由理想不可压缩流体的欧拉方程描述时。我们的数值和分析表明，这些结构的压缩，因此，在其振幅的增加是有关的可压缩性的冻结在流体领域：领域的连续分布的涡线在三维的情况下和领域的涡转子（离婚）的二维流。我们发现涡度和离度的增长可以看作是相应场的破缺过程。在高强度下，该过程展示了与结构的特征宽度相关的最大振幅的Kolmogorov型缩放。这些相干结构的可能的作用进行了分析，在形成的湍流Kolmogorov谱，以及Kraichnan谱对应于一个恒定的流量拟能的情况下，二维湍流。
2022-01-30 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
Folding of the frozen-in-fluid di-vorticity field in two-dimensional hydrodynamic turbulence
自由衰减的二维流体动力学湍流的涡度转子场${\bf B}=\mbox{rot}\,\mathbfω$（双涡度）由于破裂的趋势而集中在对应于涡度准激波位置的线附近。在准激波形成阶段，离涡量$B_{max}$的最大值随时间呈指数增长，而最大面积在矢量${\bf B}$的横向上的厚度$\ell(t)$也随时间呈指数减小。数值计算表明，$B_{max} (t)$取决于厚度根据幂律：$B_{max}(t)\sim \ell^{-α}(t)$，其中指数$α\approx 2/3$。这一行为表明，对于无辐散的离涡矢量场，有利于折叠。
2018-12-10 nlin.PS physics.flu-dyn physics.geo-ph
Non-equilibrium statistical mechanics of turbulence
讨论了D. Ruelle关于不确定性的层次理论的建议
2015-08-08 physics.flu-dyn
Regimes of turbulence without an energy cascade
对湍流$^4$ He和$^3$ He-B的实验和数值模拟表明，在流体动力学长度尺度大于量子涡旋之间的平均距离时，能谱服从与普通流体均匀各向同性湍流相同的5/3 Kolmogorov定律。5/3定律的重要性在于，它指出了从大涡旋到小涡旋的理查森能量级联的存在。然而，也有证据表明量子湍流制度没有柯尔莫哥洛夫标度。这就提出了一些重要的问题，为什么在这样的制度，柯尔莫哥洛夫频谱未能形成，什么是湍流的物理性质没有能量级联，以及流体动力学模型是否可以解释湍流超流氦的不寻常行为。在这项工作中，我们描述了简单的物理机制，防止形成的Kolmogorov标度的热逆流，并分析了必要的条件出现准经典制度的量子湍流在低温下注入涡环。我们的模型证明了量子湍流的流体动力学描述，并揭示了一个意想不到的制度的涡旋动力学。
2016-09-30 physics.flu-dyn
Matching Conditions and High-Re Anomalies in Hydrodynamic Turbulence
在临界雷诺数$R^{tr}_λ\approx 8.91$下，从低雷诺数“弱”高斯湍流到充分发展的“强”湍流的{ \bf Direct}转变最近在V. Yakhot \& D. A. Donzis，Phys. Rev. Lett. { \bf 119}，044501（2017）\& PhysicaD，{ \bf 384-385}，12（2018）关于由高斯随机力激励的流的示例。低雷诺数高斯渐近（$Re<<Re^{tr}$）和高雷诺数极限（$Re>>Re^{tr}$）多尺度近似之间的匹配，得到了与实验数据吻合较好的导数矩指数的封闭近似方程。在本文中，我们研究过渡到湍流的Benard（RB）对流，根据瑞利数，湍流产生的弱不稳定性的整体流动和，羽生成不稳定性的壁边界层。开发的理论解释了在Schumacher et.al的直接数值模拟中观察到的速度导数$M_{2n (Re)=\frac{\overline{(\partial_{x}v_{x})^{2n}}}{[\overline{(\partial_{x}v_{x})^{2}}]^{n}}$的低雷诺数矩的非单调行为（Phys.Rev.E，{ \bf 98}，033120（2018））。在高雷诺数极限下，力矩由$M_{2n}\propto Re^{ρ_{2n}}$给出，其指数$ρ_{2n}$与参考文献中的高斯搅拌情况略有不同。[3]-[4]。…
2019-06-28 physics.flu-dyn
