Dissipation Scaling and Structural Order in Turbulent Channel Flows
从一个新的角度考虑槽道湍流的尺度和结构演化。总积分湍流动能保持不变时，归一化的摩擦速度的平方，而总耗散相对于雷诺数线性增加。这用作湍流结构的全局约束。根湍流变量的通量平衡的启发下，我们还发现耗散标度为u2和v2，分别通过其第一和第二梯度。这种自相似性允许在任何雷诺数的基础上，通过一个简单的乘法运算，一个共同的模板轮廓重建。在拉格朗日输运方程中使用这些比例变量导出雷诺剪应力，进而计算平均速度分布。自相似性与输运方程一起，使通道流中湍流动力学和完整结构的可计算性的简洁视图成为可能。
2021-01-05 physics.flu-dyn
Geometry and Scaling Laws of Excursion and Iso-sets of Enstrophy and Dissipation in Isotropic Turbulence
出于对湍流高强度事件的几何形状的兴趣，我们研究了湍流事件特别强烈的集合的空间关联函数。这些集合是使用偏移和等值集合上的指示函数来定义的。它们的几何标度特性进行了分析，通过检查可能的幂律衰减的径向关联函数。我们应用分析拟能，耗散，速度梯度不变量$Q$和$R$和他们的联合空间分布，从直接数值模拟的各向同性湍流在${\rm Re}_λ\approx 430$的数据。虽然没有分形标度被发现在惯性范围内使用盒计数在这里考虑的有限雷诺数流，幂律标度在惯性范围内被发现在径向关联函数。因此，根据这些集合的关联维数的几何表征是可能的。强烈依赖于拟能和耗散阈值被发现，符合多重分形行为。然而，缺乏缩放的盒计数分析排除了直接的定量比较与早期工作的基础上的多重分形形式主义。令人惊讶的趋势，如较低的相关维数强耗散事件相比，强涡度拟能事件，观察和解释的空间相干性的旋涡流。我们表明，定义的联合条件应变和拟能，并在$Q$和$R$，集也显示幂律缩放的关联函数，提供进一步表征这些交集的复杂空间结构。
2017-08-17 physics.flu-dyn
Scaling and memory in the return intervals of energy dissipation rate in three-dimensional fully developed turbulence
我们研究了三维充分发展湍流中连续能量耗散率高于一定阈值$Q$的返回间隔$r$的统计特性。我们发现分布函数$P_Q(r)$与平均收益区间$R_Q$成比例，除了$r=1$，其中比例函数$f(x)$具有两个幂律区域，其余均为$P_Q(r)=R_Q^{-1}f(r/R_Q)$。其回归区间具有短期和长期相关性，并具有多重分形性质。回归区间的赫斯特指数相对于$R_Q$呈指数衰减，预测$R_Q\to\infty$的罕见极端事件也与赫斯特指数$H_\infty=0.639$长期相关。
2008-12-27 physics.flu-dyn
Burst dynamics, up-scaling and dissipation of slow drainage in porous media
本文对多孔介质中的排水问题进行了理论和实验研究。该研究仅限于中等注入速率下的稳定流体前沿，但考虑了毛细管力、粘性力和重力。在该理论中，只要知道无量纲波动数、润湿性、流体间的表面张力、侵入前缘和侵入结构的分维以及描述渗流相关长度发散的指数，就可以计算出系统所作的功、能量耗散、最终饱和度以及稳定流体前缘的宽度。这种理论描述解释了海恩斯跳跃的局部活动和耗散如何与更大尺度上的耗散相关联。
2021-12-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The dimensionless dissipation rate and the Kolmogorov (1941) hypothesis of local stationarity in freely decaying isotropic turbulence
从Karman-Howarth方程出发，通过对二阶和三阶结构函数进行雷诺数倒数幂的渐近展开，导出了无量纲耗散率的表达式。研究了时间导数项对局部平稳性（或局部平衡）假设的影响，局部平稳性是推导三阶结构函数的Kolmogorov“4/5”定律的基础。得出的结论是，忽略时间导数不能被证明是有道理的限制，以某些尺度（惯性范围），也没有大的雷诺数。因此，原则上，这个假设不可能是正确的，尽管它可能是一个很好的近似值。因此，至少在原则上，局部平稳性假设的定量方面可以通过比较自由衰变与平稳情况下的渐近无量纲耗散率来检验。但在实践中，这是复杂的缺乏一个商定的演变时间进行测量期间的衰变。然而，我们可以通过将基于局部平稳性假设计算的自由衰变无量纲耗散的精确渐近值与实验确定的值（例如通过直接数值模拟）进行比较来评估使用该假设所涉及的定量误差，因为这种关系适用于所有测量时间。如果局部平稳性的假设导致显著的误差，则需要校正“4/5”定律。尽管如此，波数空间中的尺度不变性似乎在无限雷诺数的形式极限中成立，这意味着在该极限中，“-5/3”能谱不需要校正。
2017-12-14 math-ph math.MP physics.flu-dyn
A scale-based study of the Reynolds number scaling for the near-wall streamwise turbulence intensity in wall turbulence
最近，已经开发了一种描述流向湍流强度的近壁峰值的增长趋势的缺陷模型（Chen $\&$ Sreenivasan，J. Fluid Mech.（2021），vol.908，R3）。基于近壁湍流产生的有限性，该模型预测，随着雷诺数的增加，峰值的大小将接近一个有限的极限。在本研究中，我们重新审视了该模型的基本假设，如湍流生产和壁耗散之间的平衡在峰值生产区域，对数运动对壁耗散的影响可以忽略不计，以及典型的时间尺度，外层流动施加在内层。我们的分析表明，其中的一些不符合的特性的壁有界湍流。此外，基于谱随机估计，我们开发了一个框架，以评估由含能量的涡流填充对数区域的壁耗散贡献，并揭示其大小和当地雷诺数之间的联系。我们的研究结果表明，这些多尺度涡壁耗散的形成作出了不可忽视的贡献。基于这些观察结果，我们验证了经典的对数模型，这表明了对数增长的近壁的流向湍流强度的峰值摩擦雷诺数，是更物理上一致的，甚至与最新的高雷诺数数据库仍然持有。
2023-03-29 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Magnetic energy dissipation and mean magnetic field generation in planar convection driven dynamos
发电机在旋转对流平面层的数值研究的重点是磁能和耗散率，和平均场的产生（其中的平均值是采取在水平面）。与通量瑞利数的磁能的缩放是不同的缩放球壳中提出的，而相同的依赖性的磁耗散长度上的磁雷诺数被发现的两种几何形状。在快速旋转的对流平面层中，存在有平均场和无平均场的发电机。
2014-06-23 physics.flu-dyn physics.geo-ph physics.plasm-ph
On the scaling of temperature fluctuations induced by frictional heating
采用直接数值模拟方法研究了各向同性湍流中粘性耗散引起的温度脉动。结果表明，他们的缩放与雷诺数是不一致的预测，从最近的调查。的起源的差异追溯到反常标度的耗散率波动。现象学的论点，解释所观察到的结果。研究表明，以前提出的模型低估了摩擦温度波动的方差的泰勒尺度雷诺数的平方成正比的一个因素。
2015-09-02 physics.flu-dyn
An exact expression for the Reynolds number dependence of the energy dissipation rate in homogeneous, isotropic turbulence
的雷诺数的无量纲耗散率的依赖性直接从Karman-Howarth方程的积分尺度雷诺数的倒数和一个系数，取决于第二和第三阶结构函数。将该形式拟合到直接数值模拟的结果表明，该系数实际上是恒定的。
2010-02-10 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
Non-equilibrium turbulence scalings and self-similarity in turbulent planar jets
本文研究了平面湍流射流的自相似性和耗散标度以及理论上隐含的平均流标度。与已经进行此类研究的湍流尾流不同（Dairay等人，2015; Obligado等人，2016），这是一种无边界湍流剪切流，其中局部雷诺数随着距离入口的距离而增加。Dairay等人（2015）修订的Townsend-George理论适用于湍流平面射流。在这个理论中，只有少数轮廓需要自相似。平均流量、湍流耗散、湍流动能和雷诺应力分布的自相似性得到了我们从18到至少54个喷嘴尺寸的实验结果的支持，这是这项工作中研究的最远的位置。此外，在湍流尾流、衰减网格生成湍流、各种周期性湍流和湍流边界层中发现的非平衡耗散标度（Vassilicos 2015，Dairay等人2015，Goto & Vassilicos 2015，Nedic等人2017）也在当前湍流平面射流和Antonia等人（1980）的湍流平面射流中观察到。根据这些观测结果，该理论意味着新的平均气流和喷流宽度定标，这与我们的数据和Antonia等人（1980）的数据是一致的。特别是，它意味着一个迄今为止未知的夹带行为：特征横流中心线流向平均流速的比率衰减为-1/3幂的流向距离在该地区的非平衡耗散缩放举行。
2018-03-28 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
Dissipation scaling in wind turbine wakes exposed to free-stream turbulence
Imperial College London（帝国理工学院）；Nantes Université, École Centrale Nantes（南特大学，中央理工学院南特分校）
本实验探究风力机尾流在不同强度自由流湍流下的湍动能耗散尺度，发现低/中等强度湍流下叶尖区域耗散呈特定尺度规律，高强度湍流下大尺度间歇性被抑制。
2026-09-04 physics.flu-dyn
A Lagrangian fluctuation-dissipation relation for scalar turbulence, III. Turbulent Rayleigh-Bénard convection
拉格朗日波动耗散关系已在以前的工作中推导出描述的耗散率的平流标量，被动和主动，在壁有界的流动。我们应用这个关系在这里开发一个拉格朗日描述的热耗散的湍流瑞利-贝纳德对流在一个直角圆柱形细胞的任意横截面，无论是强加的温差或强加的热通量在顶部和底部的墙壁。我们得到一个精确的稳态热耗散率和时间之间的关系，被动示踪剂颗粒释放在顶部或底部的墙壁混合到他们的最终均匀值附近的墙壁。我们表明，Spiegel（1971）或Kraichnan（1962）用对数修正预测的努塞尔数标度的“极限状态”将在高瑞利数下出现，除非近壁混合时间渐近地比自由下落时间长得多，或几乎比大尺度环流时间长。我们提出了一个新的标准的最终制度在过渡到湍流的热“混合区”，这是比标准的热边界层宽得多。然而，如果热羽流的强度和体积随着瑞利数的增加而迅速下降，则Kraichnan-Spiegel标度可能不成立。为了帮助解决这个问题，我们提出了一个程序来测量近壁混合时间，我们认为这是可以通过实验室实验和数值模拟。
2017-07-13 math-ph math.MP math.PR
Dissipation Layers in Rayleigh-Bénard Convection: A Unifying View
边界层在控制对流换热方面起着重要的作用。它们的性质在以不同边界条件为特征的不同应用领域之间变化很大，这妨碍了统一处理。在这里，我们认为，独立于边界条件，瑞利-贝纳德对流系统的耗散测量捕获相关的近壁结构。通过直接数值模拟与不同的普朗特数，我们表明，这样的耗散层与经典的边界层共享中心特性，但与后者相反，可以自然地扩展到任意的边界条件。我们验证我们的方法，通过解释无滑移和无应力边界观察到的缩放行为的差异，从而为扩展实验室对流的缩放理论到广泛的一类自然系统铺平了道路。
2013-03-19 physics.flu-dyn
Scaling laws to understand tidal dissipation in fluid planetary regions and stars I - Rotation, stratification and thermal diffusivity
行星和恒星中的潮汐耗散是驱动星-行星和星-月系统演化的关键物理机制之一。在行星系中，由于它们的轨道结构及其组成部分的旋转状态，可以观察到它的一些行动特征。天体流体层内的潮汐耗散与天体的动力学和物理性质有着内在的联系。这种复杂的依赖关系必须加以描述。本文计算了在周期性潮汐力作用下，恒星/行星/月球旋转局部流体笛卡尔剖面中粘性摩擦和热扩散所耗散的潮汐动能。由扰动激发的潮汐重力惯性波的属性解析地导出为潮汐频率和局部流体参数（即旋转，表征熵分层的浮力频率，粘性和热扩散率）的周期性正常模式的显式函数。由此产生的可能是高度共振耗散频谱的系统的控制参数的灵敏度是重要的或可以忽略不计的状态图中的位置相关的行星和恒星的内部。对于由粘性摩擦和热扩散耗散的重力惯性潮汐波的渐近行为，导出了频率、数量、宽度、高度和与非共振背景的对比度的标度律，以量化这些变化。我们描述了流体行星层和恒星的内部物理和动力学对潮汐动能耗散的强烈影响。我们指出了关键的控制参数，真正发挥作用，并演示了它是如何现在有必要开发从头算建模天体中的潮汐耗散。
2015-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
A Sub-grid Scale Energy Dissipation Rate Model for Large-eddy Spray Simulations
在高雷诺数湍流中，能量耗散是指由于分子粘性而导致的能量从动能向内能的传递过程。在采用单方程湍流模型的大涡模拟中，能量耗散过程由亚网格尺度（SGS）动能输运方程中的速率项来模拟。尽管它的重要作用，在保持一个适当的能量平衡之间的解决和SGS规模，建模的能量耗散率已很少受到关注。本文基于衰减各向同性湍流的直接数值模拟（DNS）研究结果，开发了一种属于动态结构族的SGS模型。该模型利用伦纳德型项，SGS粘度，和一个特征标度项预测的能量耗散率在LES。在直喷式汽油机和类似柴油机的工况下进行了模型的后验试验。喷雾特性，如渗透率和混合物分数已被检查。据发现，目前的SGS模型准确地预测汽相渗透在不同的网格分辨率下的汽油和柴油喷雾条件下，由于其正确的缩放SGS能量耗散率与SGS动能和LES拟合宽度。相反，在文献中广泛使用的经典模型预测网格分辨率上的能量耗散率的缩放，表现出明显的网格依赖性。
2020-01-21 physics.flu-dyn
Intermittency of Energy Dissipation in Alfvenic Turbulence
我们研究的能量耗散的Alfvenic湍流的粗粒度的能量耗散率的统计，使用直接测量的磁流体动力学湍流的数值模拟和替代测量从太阳风。我们比较结果的对数正态和对数泊松随机级联模型的预测。我们发现，一个很好的近似，对数正态模型描述的概率密度函数的能量耗散在很宽的尺度范围内，但不准确地描述的时刻的标度指数。对数泊松模型更好地描述了各时刻的标度指数，而与概率密度函数的比较并不简单。
2015-12-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Angular dependence of third-order law in anisotropic MHD turbulence
Xiangtan University（湘潭大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；University of Delaware（特拉华大学）
研究通过MHD湍流模拟发现，极角60°可更准确估计能量耗散率，为太阳风及其他湍流领域提供新方法。
2025-12-18 physics.flu-dyn physics.space-ph
Scalar dissipation anomaly and scalar-gradient scaling in turbulence: A joint velocity-scalar multifractal view
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）
通过理论分析和高达8192³网格的DNS数据，基于联合多重分形框架，揭示了标量耗散异常与标量梯度标度的普适规律，并预测了标量梯度高阶矩对Schmidt数的独立性。
2026-06-23 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Scaling laws for mixing and dissipation in unforced rotating stratified turbulence
我们提出了一个模型，其特征在于弱旋转分层流的混合的Rossby，弗劳德和雷诺数Ro，Fr，Re的缩放。它是基于准均分之间的动能和潜在的模式，次主导的垂直速度和减少的能量转移到小规模的衡量比rE的动能耗散其尺寸的表达。我们主要在10243点的网格上确定了它们对于非强迫Boussinesq方程的数值研究的有效域，其中Ro/Fr> 2.5，1600< Re<1.9x104;普朗特数为1，初始条件为各向同性和大尺度的速度，以及零温度θ，或者在地转平衡中。三个制度在Fr观察：主导波，涡波相互作用和强湍流。传输时间的波-湍流平衡导致rE在中间状态下随Fr线性增长，饱和度为~0.3或更高，这取决于较大弗劳德数的初始条件。埃里森尺度也被发现与Fr成线性比例，并且通量Richardson数Rf对于大致相同的参数值也转变。将模型的3个关系放在一起，可以预测混合效率在低和中等区域的比例为Fr-2~RB-1，而对于较高的Fr，它的比例为RB-1/2，正如已经观察到的：随着湍流的加强，rE~1，速度是各向同性的，较小的浮力通量完全对应于速度和温度波动的解耦，后者变得被动。
2017-12-30 physics.flu-dyn
Wave Statistics and Energy Dissipation of Breaking Waves Generated by a Wave Plate
本文主要研究定水深条件下波浪板产生破碎波的直接数值模拟。目的是量化破碎过程中的动力学和运动学，以及由于破碎而引起的空气夹带和能量耗散。在自由表面轮廓，能量预算，和气泡统计在波浪破碎的数值和实验结果之间取得了良好的协议。进行了参数研究，以检查波浪的属性和初始条件的破碎功能的影响。根据对Bond数（$Bo$，重力与表面张力的比率）的研究，较大的表面张力在波型的前表面处产生更显著的寄生毛细管和更厚的俯冲射流，这导致延迟的破碎时间，并且与主空腔尺寸紧密相关。波的统计和波板的初始条件之间的密切关系被发现，显示破碎机类型可以根据波高水深比，$H/d$分类。此外，由于破碎的能量耗散率可以通过应用湍流理论的传统耗散标度与波板的初始条件相关，并进一步与使用惯性标度参数的局部破碎波峰的几何形状相关。在主动破碎期间的耗散率的建议缩放被发现是在很好的协议与我们的数值结果。
2023-02-03 physics.flu-dyn
Statistical properties of visibility graph of energy dissipation rates in three-dimensional fully developed turbulence
利用可见性算法研究了由三维发展湍流的能量耗散率时间序列构成的网络的统计特性。度分布具有幂律尾部，尾部指数为$α=3.0$。边覆盖计盒法中盒数$N_B$与盒大小$l_B$之间的指数关系说明网络不是自相似的，可见性算法中的枢纽-枢纽吸引也证实了这一点.此外，它被发现的可见性网络的骨架具有良好的异速标度与标度指数$η=1.163\pm0.005$。
2010-03-15 physics.flu-dyn
Extreme dissipation and intermittency in turbulence at very high Reynolds numbers
湍流中的极端耗散事件是罕见的，但它们可以比平均耗散率强几个数量级。尽管它在许多小尺度物理过程中的重要性，目前还没有准确的理论或模型来预测极值作为雷诺数的函数。在这里，我们引入了一个新的模型的基础上的概念，显着的剪切层，这是薄区域的局部平均耗散的耗散PDF。在非常高的雷诺数，这些显着的剪切层发展分层的子结构。流场被划分为不同的层区域和背景区域，每个区域都有自己的耗散PDF。将体积加权的区域PDF组合以获得总体PDF，随后将其用于确定耗散方差和最大值。该模型产生的雷诺数缩放的耗散最大值和方差，这是与现有的数据。此外，幂律标度指数被发现逐渐增加的雷诺数，这也是符合的数据。增加的指数被证明有深远的影响，在大气和天体物理雷诺数湍流。目前的研究结果强烈表明，间歇性的显着剪切层结构是理解和量化的耗散极端，更一般地说，极端的速度梯度的关键。
2020-10-26 physics.flu-dyn
Acceleration scaling and stochastic dynamics of a fluid particle in turbulence
众所周知，流体-颗粒加速度与湍流耗散率密切相关，符合Kolmogorov假设。另一方面，各种实验和数值计算工作也报道了它对动能的依赖性，这通常归因于小尺度动力学与大尺度动力学的不一致性和非独立性。本文着重分析了局部耗散率和动能共同作用下的流体-颗粒加速度的统计特性。结果表明，这个量呈现指数依赖于动能的增长率独立的雷诺数，除了预期的幂律行为与耗散率。指数增长，这显然偏离了以前的命题，反映了额外的运动学效应的流动结构上的加速度。关于不稳定性，占的持久性的大尺度上的耗散率的影响，它进一步提出了比例律的雷诺数依赖的条件和无条件的加速度方差使用巴伦布拉特的不完全相似性框架。然后，它表明，这些不稳定性和运动学效应可以结合在一个乘法级联过程的加速取决于动能和耗散率。在这些观察的基础上，我们介绍了一个矢量随机模型的动态示踪剂在湍流。该模型采用了分数对数正态过程的耗散率最近提出的，以及一个额外的假设，关于非对角项的扩散张量，自然导致切向和向心加速度之间的分解。该模型与直接数值模拟结果吻合较好，反映了近年来拉格朗日湍流的基本特征，即（i）非高斯加速度，（ii）加速度及其分量的范数之间的尺度分离，（iii）拉格朗日速度谱的反常标度律，（iv）机械功率增量的负偏度，反映了动态的时间不可逆性。
2022-08-19 physics.flu-dyn
On the connection between intermittency and dissipation in ocean turbulence
应用湍流多重分形理论研究了西北大西洋的能量级联。从现场测量计算的速度梯度的奇异性指数的统计数据被用来表明，在50至500米之间的深度的速度结构函数的异常标度具有线性依赖于表征最强的速度梯度的指数，随着深度的斜率减小。由于指数的分布是不对称的模式在所有的深度，我们使用一个无限可分的非对称模型的能量级联，对数泊松模型，导出的功能依赖的异常标度与耗散。利用这个模型，我们可以解释的线性坡度的垂直变化的能量级联的变化。
2020-12-02 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Statistics of temperature and thermal energy dissipation rate in low-Prandtl number turbulent thermal convection
研究了低普朗特数湍流瑞利-贝纳德对流中温度和能量耗散率的统计特性。对瑞利数（$Ra$）为$10^{6} \le Ra \le 10^{7}$和普朗特数（$Pr$）为0.025的情况进行了高分辨率二维直接数值模拟。结果表明，在相同的对流单体中，热输运和动量的标度分别为$Nu$和$Re$，其标度指数小于中等普朗特数流体（如水或空气）的标度指数.在电池的中心区域，温度分布的概率密度函数（PDF）显示出拉伸的指数峰和高斯尾;在侧壁区域，温度分布的PDF在相对较低的$Ra$下显示出多峰分布，而在相对较高的$Ra$下则接近高斯分布。我们将能量耗散率分解为体层和边界层的贡献，发现边界层区域的局部平均热能耗散率比体层区域的大一个数量级。即使考虑边界层区域所占的体积小得多，来自边界层区域的全局平均热能耗散率仍然大于来自本体区域的全局平均热能耗散率。我们进一步数值确定了全球平均能量耗散率的标度指数作为$Ra$和$Re$的函数。
2019-12-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On an alternative explanation of anomalous scaling and how well-defined is the concept of inertial range
该通信的要点是，存在不可忽略的少量涡流异常值/非常强的事件（包括名义上定义的惯性范围内速度增量PDF尾部的重要子集），无论雷诺数多高，粘性/耗散都是最重要的。这些事件的高阶结构函数的值和它们的异常标度显着的贡献。因此，反常标度不是传统定义的惯性范围的属性，后者不是一个定义明确的概念。对高雷诺数流动的分析支持了上述主张，其中，除其他外，还可以评估瞬时能量耗散率。
2009-03-07 physics.flu-dyn
Scaling patch analysis of turbulent kinetic energy budget equation in wall-bounded flows
New Mexico Institute of Mining and Technology（新墨西哥矿业与技术学院）；Texas A&M University-Corpus Christi（德克萨斯农工大学科珀斯克里斯蒂分校）；Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Universitá di Roma ‘La Sapienza’（罗马大学‘拉萨皮恩扎’机械与航空航天工程系）
采用尺度补丁方法分析壁面湍流的湍动能收支方程，将流动分为近壁粘性底层、内层、外层和中间层，各层具有主导平衡和特征尺度，统一解释了各区域的标度行为。
2026-06-23 physics.flu-dyn
Dissipation in unsteady turbulence
最近的实验和模拟表明，非定常湍流在达到动态平衡态之前，表现出普遍的行为。我们发现，所观察到的普遍的非平衡标度可以解释使用非平衡校正Kolmogorov的能谱。鉴于实验和数值观测的普遍性，这里提出的想法奠定了广泛的非定常湍流类的建模基础。
2016-10-13 physics.flu-dyn
The third-order law for increments in magnetohydrodynamic turbulence with constant shear
本文将均匀不可压缩磁流体（MHD）湍流中三阶结构函数的理论推广到存在常速度剪切的情况。一个概括的通常的关系[Politano和Pouquet，物理评论E，57 - 21（1998）]之间的三阶结构函数和耗散率在稳定的惯性范围内的湍流，其中剪切起着至关重要的作用。特别地，剪切的存在导致三阶定律，其不是简单地与相对分离成比例。对实验室和空间等离子体的可能影响进行了讨论。
2009-07-21 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Lagrangian Cascade in Three-Dimensional Homogeneous and Isotropic Turbulence
在这项工作中，沿拉格朗日轨迹的耗散的标度统计研究通过使用流体示踪粒子从高分辨率直接数值模拟与$Re_λ=400$。能量耗散率$ε$和局部时间平均$ε_τ$都符合对数正态分布假设。然后检查了几个统计数据。发现$\ln(ε(t))$的自相关函数$ρ(τ)$和$\ln(ε_τ(t))$的方差$σ^2(τ)$服从对数律，其标度指数$β'=β=0.30$与非线性参数$μ=0.30$相容. $ε_τ$的$q$阶矩在惯性范围$10<τ/τ_η<100$上具有明显的幂律。测量的标度指数$K_L(q)$与$q-ζ_L(2q)$显著一致，其中$ζ_L(2q)$是使用希尔伯特方法估计的标度指数。所有这些结果表明，沿拉格朗日轨迹的耗散可以模拟的乘法级联。
2014-01-17 physics.flu-dyn
Nonlinear Evolution of a Baroclinic Wave and Imbalanced Dissipation
我们认为非线性演化的不稳定斜压波的旋转分层流的制度，是相关的内部环流在海洋和大气中-制度的特点是小的大规模Rossby和弗劳德数，一个小的垂直水平纵横比，没有边界的水平表面。使用高分辨率模拟的非流体静力Boussinesq方程和同伴积分的平衡准地转方程，我们提出的证据，当地的路线，直接通过内部湍流级联的平衡能量耗散。在这项研究中提出的模拟分析表明，发展斜压不稳定可能导致二次不稳定，可以级联的一小部分能量向前不平衡的尺度。由流体静力地转斜压不稳定引起的中尺度切变和应变驱动锋生。锋面反过来支持非地转次级环流和不稳定。这两个过程共同作用，导致耗散率迅速上升，然后达到一个峰值，并开始缓慢下降时，锋生减缓，最终平衡和不平衡模式解耦。不平衡过程对平衡能量的耗散与基流的Rossby数成指数关系。我们预计，这种缩放将保持更普遍的比我们考虑的具体设置所涉及的动力学的基本性质。在小尺度下的总能量谱中可以看到一个断裂：虽然在中等尺度下可以看到陡峭的$k^{-3}$地转标度（其中$k$是三维波数），但较小的尺度显示出较浅的$k^{-5/3}$标度，让人想起Nastrom和Gage的大气光谱。在较高的Ro下，垂直剪切谱有一个最小值，类似于一些相关的观测结果
2015-10-19 physics.flu-dyn
Large-scale length that determines the mean rate of energy dissipation in turbulence
湍流中的平均能量耗散率传统上被假定为与包含能量的大尺度参数成比例，即，纵向速度u的均方根起伏及其相关长度L（u）。然而，所得的比例系数C（u）已知取决于流的大尺度配置。定义了局域能量u2的相关长度L（u2），用几种流动的实验数据研究了标度系数C（u2），发现了C（u2）不依赖于流动构型的可能性.不是L（u）而是L（u2）可以与含能量涡旋的典型尺寸成比例，因此L（u2）确定能量从这些涡旋转移到较小涡旋并最终耗散成热的平均速率。如果用L（u2）对尺度进行归一化，则两点相关性等也与流动构型无关。
2012-08-02 physics.flu-dyn
Temporal evolution and scaling of mixing in two-dimensional Rayleigh-Taylor turbulence
本文采用Boussinesq近似对二维Rayleigh-Taylor不可压湍流进行了高分辨率数值模拟。在小Atwood数和单位Prandtl数下进行了100个独立实现的系综，空间分辨率为$2048\times8193$网格点。我们的主要重点是时间演化和全球量的标度行为和小尺度湍流性质。我们的研究结果表明，浮力平衡的惯性力在所有尺度下的积分长度尺度，从而验证了基本的力平衡假设的Bolgiano-Obukhov方案在二维RT湍流。进一步发现，Kolmogorov耗散尺度$η(t)\sim t^{1/8}$、动能耗散率$\varepsilon_u(t)\sim t^{-1/2}$和热耗散率$\varepsilon_θ(t)\sim t^{-1}$。所有这些标度特性与Chertkov模型的理论预测非常一致[Phys. Rev. Lett. \textbf{91}，115001（2003）]。我们进一步讨论了速度和温度差的高阶矩的反常标度性和反常标度性的出现。$p$的第三阶温度结构函数的标度指数$ξ^r_p$饱和到$ξ^r_{\infty}\simeq0.78\pm0.15$的最高阶，$p\sim10$。$ξ^r_{\infty}$的值和饱和发生的顺序与湍流瑞利-贝纳德（RB）对流的值和顺序是一致的[Phys. Rev. Lett. \textbf{88}，054503（2002）]，支持浮…
2013-08-01 physics.flu-dyn
Transport scaling in porous media convection
本文基于Grossmann-Lohse理论思想，将热耗散分解为边界层与体区贡献，推导出多孔介质对流中努塞尔数随瑞利-达西数的标度律，并解释了二维与三维输运差异，模型与数值模拟高度吻合。
2024-05-24 physics.flu-dyn
New comprehensive description of the scaling evolution of the cosmological magneto-hydrodynamic system
本文提出一种解析描述原初磁场强度和相干长度演化的新方法，结合螺旋度守恒与耗散时间尺度约束，并论证电弱对称破缺前磁生成不可行。
2025-08-06 astro-ph.CO hep-ph physics.flu-dyn
Breaking-induced energy dissipation of surface gravity waves at varying scales and co-flowing wind stresses
Ocean University of China（中国海洋大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)（加泰罗尼亚理工大学）
通过实验室测量单向表面重力波群，研究不同波尺度和风应力下非稳态破碎波的能量耗散，提出考虑非破碎过程背景耗散的破碎耗散估计框架，并基于破碎前缘陡度建立标度律。
2026-06-01 physics.ao-ph 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
Bridging Inertial and Dissipation Range Statistics in Rotating Turbulence
通过对螺旋壳模型的详细模拟和多重分形分析，我们研究了旋转湍流的惯性范围和耗散范围统计之间的联系。特别是，通过使用后者，我们找到了一个明确的关系（异常）标度指数的等时间结构函数在惯性范围内的广义尺寸与能量耗散率。这种理论预测验证了详细的模拟螺旋壳模型的各种强度的旋转从那里的统计耗散率，从而广义尺寸，以及惯性范围，特别是异常标度指数，提取。我们的工作还强调了一个令人惊讶的良好协议-如在空间结构的能量耗散率和惯性范围内的不稳定性随着旋转强度的增加而减少-之间的解决方案的纳维-斯托克斯方程在一个旋转的框架与那些从低维，动力系统，如壳模型，这不是明确的各向异性。最后，我们进行直接数值模拟的纳维-斯托克斯方程，与科里奥利力纳入，以确认我们的多重分形和壳模型研究的结论的鲁棒性。
2020-09-02 nlin.CD physics.flu-dyn
Inclination-Induced Crossover in the Velocity Scaling of Lubrication-Mediated Droplet Motion
Ochanomizu University（御茶水女子大学）
该研究通过实验揭示了润滑介导液滴运动的速度标度存在由倾角诱导的连续交叉，其主导耗散机制的变化未直接反映在液滴全局形态中，确定倾角为关键控制参数。
2026-08-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Critical Exponents and Universality in Fully Developed Turbulence
用多重分形耗散场模型给出了描述耗散ε标度形式的临界指数σ的详细结构，该结构似乎对完全不同的流体动力学充分发展湍流（FDT）系统表现出有趣的普适性。这一结果似乎也提供了一个一致的框架分类的耗散场到临界，亚临界和超临界的情况下。讨论了这些情况下的FDT问题。
2005-01-19 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Scaling laws for partially developed turbulence
我们制定多重分形模型的速度差和梯度，描述了整个范围内的长度尺度在湍流，即：层流，耗散，惯性和搅拌范围。该模型是对现有惯性场湍流模型的补充。在局部范围内的长度尺度的湍流只是部分开发，我们提出了多重分形标度律的标度指数修改从他们的惯性范围值。在局部区域，即使在充分发展的湍流中，由于较大湍流结构的影响（或其不存在），湍流也不是各向同性的，也不是尺度不变的。因此，未充分发展的湍流是惯性范围研究无法解决的重要问题。在部分发展的湍流范围内，流动远非普遍的，因此标准的惯性范围湍流比例模型变得不适用。本文提出的模型可作为替代模型，并讨论了耗散范围内$τ_p$和$ζ_p$模型参数的拟合细节。对于较大的$p$，$ζ_p$的某些行为无法解释。通过与高分辨率模拟数据的对比，验证了理论的正确性。
2020-04-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Relativistic Lattice Boltzmann Model with Improved Dissipation
我们开发了一个相对论晶格玻尔兹曼（LB）模型，提供了一个更准确的描述耗散现象的相对论流体力学比以前可用现有的LB计划。该程序适用于超相对论制度，其中的动能（温度）远远超过静止质量能量，虽然扩展到大质量粒子和/或低温是概念上简单。为了改善对耗散效应的描述，将Maxwell-Juettner分布在正交多项式的基础上展开，从而正确地恢复分布函数的三阶矩。此外，为了保持格式与立方格子的相容性，还采用了时间延缓。为了比较目前的LB模型与以前的，时间变换也适用于晶格模型，恢复条款高达二阶，即高达能量动量张量。该方法是通过定量比较二阶和三阶计划与BAMPS（完整的相对论性玻尔兹曼方程的解决方案），适度高的粘度和速度，也与以前的LB模型在文献中。良好的协议与BAMPS和更准确的结果比以前的相对论晶格玻尔兹曼模型的报告。
2013-01-15 cond-mat.stat-mech hep-th physics.comp-ph
