Investigation of cloud cavitation passive control method for hydrofoils using Cavitating-bubble Generators (CGs)
在这篇文章中，我们提出了一种被动的方法来控制非定常云空化的水翼空化气泡发生器（CGs）。该方法可用于许多工程应用中，特别是在船舶和船舶中。首先，本文采用部分平均Navier Stokes（PANS）湍流模型对非定常空化流动进行了数值模拟，并根据实验数据对模型进行了验证。该模型与传质模型相结合，并在开源软件包OpenFOAM中实现。其次，研究了适当的CG设计对空化结构和空腔形状等定性参数的影响。分析了CG对空化振动、湍流速度脉动和高压振幅等破坏效应的影响。结果表明，适当的CG设计可以大大降低水翼上的力波动幅度。进一步地，利用该技术改变了翼型表面的局部边界层，显著地减小了湍流速度脉动。
2018-08-12 physics.flu-dyn
Burns turbulent dispersion considers the dispersed phase as a passive scalar
本研究揭示双流体RANS泡状流中常用的Burns湍流弥散力等效于将气相视为跟随湍流涡的被动标量，验证了其适用于低空泡份额压水堆管流的气泡弥散表征。
2024-03-11 physics.flu-dyn
Lagrangian model for passive scalar gradients in turbulence
本文提出一个基于RDGF闭合的拉格朗日模型，用于各向同性湍流中被动标量梯度的预测，通过纳入轨迹历史信息修正误差，在泰勒雷诺数约500以内与DNS数据高度吻合。
2022-10-31 physics.flu-dyn
DNS and LES of two-phase flows with cavitation
我们报告了可压缩两相流的物理和数值模拟的最新进展，涉及液体和气体状态之间的相变的流体。采用细观尺度的锐界面数值模型，对空化泡的高速动力学过程进行了良好分辨模拟（DNS）。所采用的蒸发/冷凝模型的基本假设是，相变发生在热非平衡和相关的时间尺度是大于波动动力学。三种不同的气泡壁配置的球形汽泡接近固体壁的崩溃的结果进行了讨论。这种数值研究的主要挑战是准确地再现整个塌陷过程中液体和蒸汽之间的界面的动态，包括后期阶段的高速动态，其中两相的可压缩性起着决定性的作用。直接界面解析模拟对于现实世界的技术应用是棘手的，例如涉及具有数百万个蒸汽气泡和宽范围的时间和长度尺度的空化云的湍流。为此，我们发展了一个粗粒化模型，用于含空化的湍流两相流的大涡模拟。在LES中，蒸汽气泡构成必须相应地建模的子网格尺度。在网格尺度上，我们求解了均匀气液混合物的可压缩纳维-斯托克斯方程。为了得到合适的状态方程，我们假设相变的特征时间尺度远小于数值时间步长，并且相变是等熵的，并且在饱和压力下处于机械平衡。这个宏观模型被应用到现实的技术问题和更一般的流动，研究湍流和空化的相互作用。
2014-02-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Experimental investigation of solubility trapping in 3D printed micromodels
本研究通过三维打印微模型实验与直接数值模拟，探究低毛细管数下CO2气泡的捕集与溶解，验证了实验可重复性，并指出DNS在低毛细管数下的局限性。
2023-06-22 physics.flu-dyn
Effect of Cavitating-bubble Generators on the Dynamics of Unsteady Cloud Cavitation
本文采用一种称为空泡发生器（CGs）的被动空泡控制器方法，对CAV 2003基准翼型周围的非定常云空泡进行了三维数值研究。我们研究了这种被动控制器在水翼表面上对蒸发、气泡生成和气泡内爆的整个过程的影响。首先，本文采用部分平均纳维尔-斯托克斯（PANS）方法对无CG翼型的非定常空化流动进行了数值模拟。湍流方法与实现到开源有限体积包的传质模型相结合。然后，我们测试了不同尺寸和角度的CG在水翼表面。结果表明，适当的设计的CG的最大长度的附着空腔和水翼表面上的壁压脉动强度的大幅下降显着减少。
2018-08-13 physics.flu-dyn
The emergence of bubble-induced scaling in thermal spectra in turbulence
我们报告的修改频谱的被动标量内的湍流的大气泡的注射。虽然通过气泡的光谱修改是众所周知的，并充分分析了速度波动，很少有人知道气泡如何改变一个近似被动标量的波动，在我们的情况下温度。在这里，我们揭示了湍流多相热混合层的热谱标度行为。触发$-3$光谱缩放的开发。通过注入大气泡（$\text{Re}_{\text{bub}} = \mathcal{O}(10^2)$），气体体积分数$α$高达5\%。对于这些泡状流，对于低$α$，在中间频率处仍然观察到$-5/3$缩放，但是当$α$进一步增加时变得不那么明显，并且对于较大频率，其随后是更陡的$-3$斜率。该$-3$缩放范围随着气体体积分数的增加而扩展。$-3$标度指数与高雷诺数泡状流中速度脉动的典型能谱标度一致。我们确定的频率尺度的过渡从$-5/3$缩放的$-3$缩放，并显示它如何依赖于气体的体积分数。
2023-01-28 physics.flu-dyn
TURB-Scalar. A large database of passive scalar fields advected by 2D Navier-Stokes in the turbulent inverse cascade regime
本文推出开放数据库TURB-Scalar，包含约400个由二维湍流逆级联区DNS生成的被动标量场快照，为湍流输运建模提供基准资源。
2025-08-18 physics.flu-dyn
Scalar mixing in non-Markovian homogeneous isotropic synthetic turbulence
该研究通过合成非马尔可夫湍流场揭示了非马尔可夫性对被动标量混合动态的重要性，发现其在混合统计和标量谱特性上优于马尔可夫场。
2026-01-04 physics.flu-dyn
An explicit algebraic closure for passive scalar-flux: Applications in heated channel flows subjected to system rotation
我们提出了一个代数模型的湍流标量通量矢量，源于张量表示理论。由此产生的封闭包含直接依赖于平均速度梯度和帧旋转张量，占科里奥利效应。模型系数由均匀剪切流的直接数值模拟（DNS）数据确定，该剪切流具有任意平均标量梯度方向。这种类型的调整过程使得所提出的模型是客观的对非均匀的应用程序。模型的性能进行了评估，在几个加热通道流在固定和旋转框架，显示出良好的结果。为了将所提出的模型的性能到上下文中，我们比较尤尼斯代数模型，这是已知的几个工程流提供合理的预测。
2020-02-15 physics.flu-dyn
Data-Driven Fractional Subgrid-scale Modeling for Scalar Turbulence: A Nonlocal LES Approach
在湍流输运的大涡模拟（LES）中，对被动标量输运方程进行滤波，产生了与不可分辨标量通量相对应的封闭项。了解和尊重亚网格尺度（SGS）通量的统计特征是LES的鲁棒性和可预测性的关键点。在这项工作中，我们调查的内在非局部行为的SGS被动标量通量通过研究其两点统计从过滤的直接数值模拟（DNS）数据中获得的被动标量输运均匀各向同性湍流（HIT）。真实SGS标量通量的长程相关性的存在促使我们超越传统的局部闭合模型方法，这种方法不能预测被动标量中湍流输运的非高斯统计特征。在这里，我们提出了一个适当的统计模型，考虑到过滤玻尔兹曼输运方程（FBTE）的被动标量的微观SGS运动。在FBTE中，我们近似的过滤平衡分布与$α$稳定的Levy分布，基本上结合了幂律行为，类似于所观察到的非局部统计SGS标量通量。通用的整体平均这样的FBTE让我们制定一个连续的水平封闭模型SGS标量通量出现在分数阶拉普拉斯算子，这是固有的非本地。通过数据驱动的方法，我们推断出我们的SGS模型的最佳版本，使用高保真数据的SGS标量通量和过滤标量梯度之间的两点关联函数，稀疏线性回归。在\textit{a priori}测试中，最优分数阶模型在再现滤波标量方差的SGS耗散的概率分布函数（PDF）方面产生有希望的性能，与从滤波DNS数据获得的其真实PDF相比。
2021-07-09 physics.flu-dyn
Scaling behavior of density gradient accelerated mixing rate in shock bubble interaction
通过高分辨率模拟研究了冲击泡相互作用中的变密度混合，这是Richtermyer-Meshkov不稳定性的典型流动。虽然耗散主要控制被动标量混合速率，但表征宏观混合形成的变密度混合速率的客观定义仍然缺乏，并且混合速率演化的基本行为尚未得到很好的理解。在这里，我们首先表明，激波泡相互作用的变密度混合是明显不同的被动标量混合从以前的观察。在标量混合中，广泛接受的双曲守恒的第一浓度矩，即，在变密度流中，平均浓度守恒被破坏。我们进一步结合的组分输运方程和散度关系的混相流提供的证据表明，密度梯度加速混合率的存在，分解的加速耗散项和重分布扩散项，有助于依赖于阿特伍德数的平均浓度的异常减少或增加。进一步分析了圆柱形和球形气泡在较宽的激波马赫数、雷诺数和Peclet数范围内的模拟结果，密度梯度加速混合速率对Peclet数的依赖性较弱，并确定了一个高混合速率的Atwood数范围，该范围可以基于双曲守恒破坏行为模式进行理论预测。
2021-05-06 physics.flu-dyn
An investigation of anisotropy in the bubbly turbulent flow via direct numerical simulations
本文通过界面解析DNS结合CLSVOF方法，研究通道内泡状湍流在不同气泡数量、流动方向和Eotvos数下的各向异性特征，揭示气泡近壁聚集或中心聚集对湍动能收支和雷诺应力平衡的影响机制。
2024-06-06 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of bubble-induced turbulence at high Reynolds numbers
我们报告的调查湍流泡状流。气泡的尺寸大于耗散尺度，不能被视为逐点的夹杂物，并产生重要的流体动力场的载体流体在运动时。此外，当气泡的体积分数足够大时，由于流体动力学相互作用，气泡运动可能会引起集体搅动，表现出一些类似于流体动力学的特征。我们用数值方法处理这个复杂的现象，用流体体积（VOF）方法进行直接数值模拟（DNS）。在第一部分的工作中，我们进行二维和三维测试，以确定适当的数值和物理参数。然后，我们进行了一个高分辨率的三维鼓泡塔模拟，与实验室实验中使用的配置和物理参数相似。这是对这种配置尝试的最大模拟，并且只有由于自适应网格细化才有可能。结果与实验和以前的粗网格数值模拟进行了比较。特别是，一个点的液体速度波动的概率密度函数（PDF）是在良好的定量协议与实验，特别是在垂直方向上，虽然更多的极端事件采样在本配置。液体动能的光谱显示出明显的$k^{-3}$标度。能量传递的机制，特别是可能存在的级联被揭露的物理空间中的局部尺度的分析。与以前的模拟的比较表明，在何种程度上没有完全解决模拟可能还没有给出正确的结果，从统计的角度来看。
2020-09-23 physics.flu-dyn
Shock-induced heating and transition to turbulence in a hypersonic boundary layer
采用直接数值模拟（DNS）和壁面模型大涡模拟（WMLES）方法，研究了不同入射角下入射激波与冷壁面上马赫数为6的高超声速层流边界层的相互作用。在足够大的激波入射角下，边界层通过激波冲击下游附近近壁条纹的破裂转变为湍流，而不需要任何来流自由流扰动。过渡导致局部显着增加的斯坦顿数和表面摩擦系数，与高入射角增大的峰值热机械载荷以近似线性的方式。统计分析的边界层下游的相互作用，为每种情况下，量化流向的空间变化的雷诺类比因子，并表示故障的Morkovin的假设附近的墙壁，速度和温度变得相关。一个修改后的强雷诺模拟与一个固定的湍流普朗特数观察到执行最好的。传统的变换不能使不可压缩的对数定律上的平均速度剖面塌陷。WMLES促进过渡和峰值加热，延迟分离，并提前再附着，从而缩短分离泡。当冲击导致过渡，WMLES提供预测的DNS峰值热机械载荷内$\pm 10\%$的计算成本低于DNS的两个数量级。下游的相互作用，在湍流边界层，WMLES同意与DNS结果的雷诺相似因子，速度和温度的平均剖面，包括温度峰值，和温度/速度的相关性。
2020-10-20 physics.flu-dyn
Subgrid moving contact line model for direct numerical simulations of bubble dynamics in pool boiling of pure fluids
本文提出一种用于纯流体池沸腾气泡生长DNS的亚网格移动接触线模型，基于多尺度理论结合广义润滑近似和Cox-Voinov公式，以局部过热度和微观接触角为输入，输出动态表观接触角和积分热流，适用于大于1 μm的网格。
2024-06-06 physics.flu-dyn
High-order structure functions for passive scalar fed by a mean gradient
输运方程的偶数阶结构函数被写入一个被动标量混合馈给的平均标量梯度，施密特数$\mathit{Sc}=1$。直接数值模拟（DNS），在雷诺数$R_λ\in [88,529]$的范围内，用于评估这些方程的有效性，为二阶和四阶矩的特殊情况。所涉及的条款涉及分子扩散，运输，生产和耗散通量。后一项在所有尺度下都存在，等于：i）二阶矩输运方程的平均标量方差耗散率$\langle χ\rangle$; ii）四阶矩输运方程的$χ$和标量增量的二阶矩之间的非线性相关性。进一步分析方程以表明相似性尺度（即，变量，允许完美崩溃的正规化条款的方程），二阶矩，完全符合Kolmogorov-Obukhov-Corrsin（KOC）理论。然而，对于高阶矩，从$\langle χ^n \rangle$建立了足够的相似性尺度。对于耗散区和标度区的起始点，这种相似性是成立的。
2018-09-20 physics.data-an physics.flu-dyn
Bubble dynamics in a cavitating venturi
本研究针对液氮等低温流体在空化文丘里管中的气泡流，建立了包含界面与对流传热效应的数值模型，并通过二维CFD模拟和高速摄像实验验证了热传输对气泡动力学及空化长度预测的重要性。
2024-12-26 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of supersonic pipe flow at moderate Reynolds number
本文研究了高雷诺数条件下圆管中的可压缩湍流。根据DNS数据，讨论了压缩性变换的有效性、速度/温度关系、被动标量统计和湍流涡的大小等经典问题，在速度统计方面，我们发现Huang变换具有很好的普适性，而Trettel和Larsson（2016）提出的转换更好地代表了缓冲层中密度和粘度的强烈变化对平均速度分布的影响。一个明确的对数层恢复转换速度和壁距坐标在较高的雷诺数下仔细检查（$\Rey_τ \approx 1000$），而核心部分的流量被发现的特点是由一个通用的抛物线速度分布。基于流向速度和被动标量输运方程之间的形式相似性，我们进一步提出了上述压缩性变换的扩展，也实现了被动标量统计的普遍性。速度/温度关系的分析提供了证据的二次依赖，这是非常好的近似由张等人提出的热类比。（2014年）。的方位角速度和标量谱显示的组织非常类似于典型的不可压缩流，具有凹凸形状的分布在整个流量尺度，其峰值随壁距离增加。我们发现，尺寸增长的效果是很好地占通过一个有效的长度尺度占当地的摩擦速度和当地的平均剪切。
2018-10-08 physics.flu-dyn
Dynamic Nonlocal Passive Scalar Subgrid-Scale Turbulence Modeling
针对标量湍流小尺度反常扩散与间歇性导致的亚网格建模难题，提出基于滤波玻尔兹曼方程的动态非局域大涡模拟范式，通过分数阶拉普拉斯项表征超扩散特性，结合数据驱动算法与动态过程实时估计模型参数，先验与后验测试均优于传统模型，适用于强各向异性的粗化模拟及环境应用。
2022-03-07 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of a zero-pressure-gradient thermal turbulent boundary layer up to $\textrm{Pr = 6}$
本研究开展Re_θ最高达1080的零压梯度热湍流边界层DNS，模拟Pr=1至6的被动标量，是目前文献中Pr最高的同类模拟，验证了统计量可靠性并揭示了Pr对热通量能量分布的影响。
2023-01-30 physics.flu-dyn
Dynamics of small bubbles in turbulence in non-dilute conditions
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；University of Rome “Tor Vergata”（罗马第二大学）；Télécom Paris, IP Paris（巴黎电信学院，巴黎理工学院）；CNR-IAC（国家研究委员会应用研究所）
研究非稀疏条件下小气泡在湍流中的四向耦合动力学，揭示气泡排斥体积相互作用对拉格朗日统计的影响，并展示气泡碰撞特征在低体积分数下的显著性。
2026-01-29 nlin.CD physics.flu-dyn
Statistics and geometry of passive scalars in turbulence
本文对中等雷诺数（10 =< R_λ=< 42）和施密特数大于1（2 =< Sc =< 32）时被动标量的混合进行了直接数值模拟（DNS）。模拟分辨率低于Batchelor比例高达四倍。平流湍流是均匀的和各向同性的，并保持稳定的随机强迫在低波数。被动标量通过一个方向上的平均标量梯度而呈现静止。本文研究了标量场的几何和统计性质与其梯度之间的关系。雷诺数和施密特数是不是足够大的Kolmogorov缩放或巴彻勒缩放的发展，并不奇怪，我们发现没有分形缩放的标量水平集，或等值面，在中间粘性范围。等值面的面积-体积比反映了标量涨落的近似高斯统计。由标量梯度幅值的条件概率密度函数（PDF）确定的等值面上的标量通量，具有朝向尾部的拉伸指数分布。对于小振幅和大振幅，标量耗散的PDF明显偏离对数正态分布。研究了标量及其耗散率的联合统计量，以及标量耗散的平均条件矩。我们研究粗粒化的概率密度的影响，以模拟测量中的不良探头分辨率的影响。
2005-10-21 astro-ph nlin.CD physics.flu-dyn
On the algebraic stretching dynamics of variable-density mixing in shock-bubble interaction
J.C. Wu Center for Aerodynamics, School of Aeronautics and Astronautics, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学航空航天学院空气动力学中心）
本研究通过高分辨率模拟，提出了一种针对激波-气泡相互作用中变量密度混合的模型，揭示了拉伸动力学对混合率的影响及密度梯度效应的挑战。
2025-09-18 physics.flu-dyn
The effective diffusivity of ordered and freely evolving bubbly suspensions
我们调查的被动标量，如化学物质的浓度，或温度，在均匀的气泡悬浮液中的分散体，通过确定一个有效的扩散系数张量。定义的纵向和横向分量的这个张量相对于平均气泡上升速度的方向在零混合物速度的参考框架，我们专注于对流的贡献，这是预计将占主导地位，在常见的气泡流。我们首先扩展了Koch等人（1989）的理论（该理论用于Stokes流下固体颗粒固定床中的分散），以考虑有序悬浮体情况下的弱惯性效应。在低和高的Péclet数的限制下，包括流动的惯性效应不影响有效扩散率相对于Péclet数的缩放。这些结果证实了在不同的流态，球形或非常变形的气泡和从消失的小到中等的雷诺数值进行直接的数值模拟。标量输运的阵列中的自由上升的气泡被认为是由我们随后，使用数值模拟。在这种情况下，色散被发现是对流增强在低Péclet数，像在有序阵列。在高Péclet数下，有序结构的泰勒色散标度被表征纯机械色散的标度所取代，就像在随机介质中一样，即使无序程度很低。
2022-12-30 physics.flu-dyn
Liquid velocity fluctuations and energy spectra in three-dimensional buoyancy driven bubbly flows
本文对浮力驱动的泡状流中的伪湍流进行了直接数值模拟（DNS），研究了雷诺数（$\Rey$）和阿特伍德数（$\At$）的变化范围。我们研究了水平和垂直液体速度波动的概率分布函数，发现它们与实验定量一致。能谱显示在高$\Rey$下的$k^{-3}$缩放，并且在降低$\Rey$时变得更陡。为了研究流中的频谱传输，我们推导了逐尺度能量收支方程。我们的分析表明，对于尺度小于气泡直径，净生产，因为表面张力和动能通量平衡粘性耗散给$k^{-3}$缩放的能谱低和高$\At$。
2019-10-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mixing of active scalars due to random shock waves in two dimensions
本研究通过直接数值模拟探究二维随机冲击波下活性标量的混合机制，揭示了密度梯度引发的非线性扩散效应、斜压性涡量对界面的作用，以及阿特伍德数正负对混合均匀化时间的影响规律。
2024-08-14 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of flapping flags in grid-induced turbulence
设计了一种全分辨直接数值模拟（DNS）方法，用于研究中等雷诺数下柔性物体在湍流来流作用下的挥舞运动。通过在数值域的入口处放置被动网格来产生进入的湍流，并且可以通过改变其与网格的下游距离来控制冲击旗的流的湍流水平。的计算框架是基于沉浸边界法处理任意几何形状和实现使用图形处理单元（GPU）加速并行化，以提高计算效率。网格诱导的湍流的特点是首先通过与众所周知的衰减湍流的结果和一个规模的分析比较。然后，通过探讨湍流强度对自持扑动的影响，重新审视了风中旗帜问题。虽然后者仍然在强烈波动下表现出来，但振荡的主要特征（包括其振幅和频率）被湍流改变，其指纹也可以通过频谱分析定性检测。这些发现除了与推进湍流中流体-结构相互作用的基本理解相关外，还对相关应用具有潜在影响，例如，气动弹性能量收集或流动控制技术。
2021-07-21 physics.flu-dyn
Front structure and dynamics in dense colonies of motile bacteria: Role of active turbulence
我们研究了一个细菌菌落的传播经历湍流一样的集体运动。我们提出了两个最低限度的模型来研究人口增长和湍流产生的相干结构之间的相互作用。利用直接数值模拟（DNS）的建议的模型，我们发现，湍流有两个突出的影响殖民地的空间增长：（a）前的速度提高，（b）前变得皱巴巴的。这两种效应，我们强调使用统计工具，在我们的两个模型中是显着不同的。我们还表明，在某些制度下，在随机流的褶皱前结构和被动标量锋。
2016-08-03 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
Correlation function and linear response function of homogeneous isotropic turbulence in the Eulerian and Lagrangian coordinates
通过直接数值模拟（DNS），研究了欧拉坐标系和拉格朗日坐标系下统计稳态、均匀、各向同性湍流速度Fourier模式的关联函数和平均线性响应函数。作为拉格朗日速度，我们在这里采用Kraichnan的拉格朗日历史框架，其中拉格朗日粒子被标记为当前位置，并且它们的速度在之前的某个时间被测量。该拉格朗日速度用称为被动矢量法的方法数值计算。我们的第一个目标是研究欧拉坐标系和拉格朗日坐标系下的关联函数和平均线性响应函数之间的关系。这种关系是已知的是重要的，在分析封闭的方程组的两个功能，这是通过直接相互作用近似型封闭。我们证明了数值波动耗散定理（两个功能之间的比例）不成立。在此基础上，进一步研究了随机背景下平均线性响应函数的一般解析表达式，即非平衡统计力学中的涨落-响应关系。我们的第二个目标是确定与这两个函数相关的特征时间，并比较欧拉坐标和拉格朗日坐标之间的时间。我们的DNS结果支持以下共同观点：欧拉特征时间对于两个函数都具有扫描时间缩放（$\propto k^{-1}$，其中$k$是波数），并且惯性范围内的拉格朗日特征时间对于两个函数都具有柯尔莫哥洛夫时间缩放（$\propto k^{-2/3}$）。
2022-04-28 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
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
Interpreting neural network models of residual scalar flux
我们表明，除了提供有效的和有竞争力的闭包，当在动力学和物理相关的诊断方面进行分析时，人工神经网络（ANN）既可以解释，又可以在开发和改进湍流闭包的持续任务中提供有用的见解。在大涡模拟（LES）的背景下，在均匀各向同性湍流的被动标量，通过过滤直接数值模拟（DNS）获得的精确子过滤器通量都用于训练深层ANN模型作为过滤变量的函数，并优化系数的湍流普朗特数LES封闭。子滤波器标量方差传递率的\textit{A-priori}分析表明，学习的ANN模型优于优化的湍流普朗特数闭包和克拉克型梯度模型。接下来，\textit{a-posteriori}的解决方案，获得每个模型在几个整数的时间尺度。这些实验表明，与单点和多点诊断，人工神经网络模型在时间上跟踪精确解决标量方差具有更高的精度相比，其他子过滤器通量模型为一个给定的过滤器长度尺度。最后，我们解释人工神经网络统计与差分灵敏度分析表明，人工神经网络模型的功能动态让人想起所谓的“混合模型”，其中混合模型被理解为包括结构和功能组件。除了能够提高被动标量的LES精度之外，我们预计这项工作将有助于利用神经网络模型作为可解释性，鲁棒性和模型发现的工具。
2020-10-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Acceleration of heavy and light particles in turbulence: comparison between experiments and direct numerical simulations
我们比较了实验数据和数值模拟的有限密度的惯性粒子在湍流中的动力学。在实验中，气泡和固体颗粒的光学跟踪湍流的水使用扩展激光多普勒测速技术。计算了粒子加速度的概率密度函数（PDF）及其随时间的自相关性。数值结果是从一个直接的数值模拟中获得的被动逐点粒子的悬浮液被跟踪，在实验中具有相同的有限密度和相同的响应时间。我们观察到一个很好的协议的方差的加速度和自相关的时间尺度的动态，观察到的加速度PDF的形状上的小差异。我们讨论的影响所引起的有限尺寸的颗粒，不考虑在目前的数值模拟。
2007-10-17 nlin.CD physics.flu-dyn
Validation of symmetry-induced high moment velocity and temperature scaling laws in a turbulent channel flow
本研究基于对称性湍流理论，利用瞬时场构建的多点矩方程推导了湍流通道流中心区任意阶速度与温度矩的幂律标度律，经多组DNS数据验证精度极高，且证实了反常标度的存在。
2024-01-29 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Geometric Solution of Turbulent Mixing
Institute for Advanced Study（高等研究院）
本文通过几何方法推导出强湍流中被动标量一点分布的解析解，揭示了湍流中标量输运的几何结构，为解释湍流混合中观察到的'阶梯-悬崖'结构提供了理论依据。
2026-03-18 hep-th nlin.SI physics.flu-dyn
On the self-similarity of line segments in decaying homogeneous isotropic turbulence
CORIA – CNRS UMR 6614（CORIA – 法国国家科学研究中心 UMR 6614）；UM-SJTU Joint Institute, Shanghai JiaoTong University（上海交通大学上海交大大密西根学院）；Juelich Supercomputing Center（于利希超级计算中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
本文用线段法研究了均匀各向同性衰减湍流中被动标量的自相似性。Gauding等人，Physics of Fluids 27.9（2015）：095102）。分析是基于一个高分辨率的衰减湍流直接数值模拟。直线段的方法被用来执行的标量场分解成更小的子单元的基础上的标量沿直线的极值点。这些子单元（所谓的线段）通过它们的长度$\ell$和端点之间的标量场的差$Δϕ$来参数化。线段可以理解为薄的局部对流扩散结构，其中扩散过程通过压缩应变增强。从DNS，它表明，边缘分布函数的长度$\ell$假设完全自相似时，重新缩放的平均长度$\ell_m$。由$Δϕ$和$\ell$的联合统计量可以定义局部梯度$g=Δϕ/\ell$，它在理解湍流混合和流动结构方面起着重要作用。$g$的大值出现在小但有限的长度尺度上。$g$的统计特征是罕见但强烈的偏差，超过标准偏差一个数量级以上。结果表明，这些事件打破了完整的自相似性的线段，这证实了标准的湍流范式，强烈的事件（这是被称为内部不连续性）是不自相似的。
2018-09-20 cs.CV nlin.CD physics.flu-dyn
Scalar gradient structure and dynamics in turbulent mixing at high Reynolds and Schmidt numbers
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）
通过高达8192^3网格的DNS，研究均匀平均梯度驱动下被动标量在湍流中的梯度结构和放大，发现标量耗散率由应变率非线性放大主导，强耗散区域标量梯度与最压缩应变方向近乎完美对齐，形成片状结构，且分子扩散通过重新分布梯度方差抑制强事件。
2026-06-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
