Forced three-wave interactions of capillary-gravity surface waves
三波共振相互作用构成耦合毛细表面波的基本非线性机制。在之前的工作中，Haudin等人[Phys. Rev E 93，043110（2016）]，我们已经通过实验表征了这种子波机制的产生，其振幅由于粘性耗散而饱和。在这里，我们通过实验证明子波的产生验证了共振条件，但不是色散关系。通过模拟最低非线性阶的自由表面的响应，我们解释了这种观察作为一个强迫相互作用。{The自由表面的线性传递函数的带宽确实由于显著的粘性耗散而增加。这样就有可能观测到不遵循线性色散关系的自由表面激励。这种强迫三波相互作用机制可能会对实验或自然系统中具有不可忽略耗散的波湍流产生重要影响。
2019-07-09 physics.flu-dyn
Layer formation in horizontally forced stratified turbulence: connecting exact coherent structures to linear instabilities
我们认为湍流分层的“Kolmogorov”流，驱动水平剪切的正弦体强迫的形式中存在一个强加的背景线性稳定分层在第三个方向。这种流动结构允许对相干结构的形成进行受控调查，相干结构在这里通过随着分层强度的增加而使背景切变倾斜来将流动组织成水平层。通过数值收敛精确的稳定状态从直接数值模拟的混沌流，我们表明，第一次，一个强大的连接线性理论预测不稳定性从无穷小扰动的强大的有限振幅非线性分层状态中观察到的湍流。我们调查所观察到的垂直长度尺度是如何与主要的线性不稳定性，并与先前考虑的剪切不稳定性导致在其他水平剪切流层形成的例子进行比较。
2017-09-11 physics.flu-dyn
Mean Flow Evolution of Saturated Forced Shear Flows in Polytropic Atmospheres
恒星内部的剪切流在许多物理过程中起着重要的作用。到目前为止，日震学只提供了大尺度的测量，因此对小尺度的动力学仍然没有充分的了解。为了建立剪切驱动湍流的观测和三维DNS之间的联系，我们研究了数值获得的平均状态的水平平均剖面。我们在这里集中在一个可能的方法，可以保持剪切流，即平均松弛法。我们表明，虽然有些系统饱和恢复线性边际稳定，这不是一个普遍的趋势。最后，我们讨论了结果比预期的更复杂的原因。
2016-11-30 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Experimental properties of continuously-forced, shear-driven, stratified turbulence. Part 1. Mean flows, self-organisation, turbulent fractions
我们研究了分层倾斜管道（SID）中的交换流的实验性质，这些交换流同时是湍流的，由平均垂直密度梯度强烈分层的，由平均垂直剪切驱动的，并且连续地由重力强迫。我们专注于核心剪切层远离管道壁，这些流量是优秀的实验可实现的近似规范双曲正切分层剪切层，其迫使允许平均和湍流特性达到准稳态。我们分析了国家的最先进的数据集的时间分辨密度和速度在三维子体积的管道在16个实验，涵盖了一系列的流态（霍姆波，间歇性湍流，全湍流）。在第1部分中，我们首先揭示了多维参数空间（雷诺数，体理查森数，速度密度层厚度比）中的允许区域，以及它们与实验可控参数的联系。哈罗德平均余额，然后揭示了微妙的动量强迫和耗散机制，在每一层中，扩大或锐化的密度接口，以及这些流量的流向非周期性的重要性。平均流量表明自相似的速度和密度分布的趋势，增加湍流，梯度理查森数统计支持以前的内部混合理论的平衡理查森数，边际稳定性和自组织临界。湍流体积分数拟能和翻转阈值的基础上量化不同制度之间的湍流的性质，同时突出了在时空间歇性流动中获得代表性统计数据的挑战。这些见解可能会刺激和协助发展的数值模拟与更高程度的实验现实主义。
2021-03-16 physics.flu-dyn
Energy Dissipation in Fractal-Forced Flow
本文对三维不可压纳维-斯托克斯方程解的能量耗散率进行了严格的估计，重点研究了能量耗散率与驱动力性质的关系。对于平方可积体力，耗散的高雷诺数（低粘性）上界与粘性无关，与传统湍流能量级联的存在一致。另一方面，当体积力不是平方可积时，即，当力的傅立叶频谱在高波数下衰减得足够慢时，在很宽的空间尺度范围内存在显著的直接驱动。然后，耗散率的上限可能在高雷诺数下发散，这与最近对“分形强迫”湍流的实验和计算研究一致。
2006-07-30 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Shape uncertainty analysis of laminar forced convection in a round microchannel with viscous dissipation
本文利用随机周向轮廓与有限元统计模拟，研究圆形微通道形状不确定性对含黏性耗散的充分发展层流强制对流摩擦及传热特性的影响。
2024-06-17 physics.flu-dyn
Analysis of the Taylor dissipation surrogate in forced isotropic turbulence
本文从Lin方程表示的波数空间能量平衡出发，导出了实空间中受迫各向同性湍流的局部Karman-Howarth方程的一种新形式。这个方程，然后铸造成一个无量纲的形式，从一个组合的分析和数值研究导致我们推导出一个新的模型的尺度无关的无量纲耗散率$\Ceps$，它采取的形式$\Ceps = \Cinf + C_L/R_L$，其中的渐近值$\Cinf$可以从三阶结构函数进行评估。发现这与$\Cinf = 0.47 \pm 0.01$和$C_L= 18.5 \pm 1.3$的数值数据拟合。通过考虑对数尺度上的$\Ceps - \Cinf$，我们表明，$R_L^{-1}$确实是正确的雷诺数行为。该模型与文献中以前的尝试相比，令人鼓舞的协议。的惯性和粘性项，由于有限强迫的尺度依赖性的影响，然后被认为是相互补偿，这样的模型方程是适用于有限强迫系统。此外，我们还表明，自由衰减湍流的情况下，$\Ceps$随雷诺数增加的特征下降是由于\emph{increase}在代理表达式$U^3/L$ ;耗散率被保持恒定的结果，固定的强迫率。对于低雷诺数的数值模拟，采用负阻尼作为能量注入的方法，发现存在一个长时间的非湍流稳定状态。
2013-07-17 physics.flu-dyn
Growth rate and energy dissipation in wind-forced breaking waves
本研究通过直接数值模拟耦合空气-水Navier-Stokes方程，揭示高风速下风强制破碎波的能量增长与耗散机制，发现波增长率随摩擦速度与相速度比的平方缩放，耗散遵循惯性缩放，证实了该过程的普适性。
2025-10-12 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Energy dissipation rates in low-$\Re_m$ MHD turbulence with mean shear: Results for channel flow with spanwise field
本文研究了在展向磁场作用下槽道湍流动能耗散的变化。数值研究是基于我们的模拟数据[Krasnov，Zikanov，Schumacher，Boeck，Phys.Fluids 20，095105（2008）]通过直接和大涡模拟获得。我们发现，焦耳耗散可以超过粘性耗散在弱耗散体区域，但仍然相对较小的产生湍流的近壁区域。
2009-02-12 physics.flu-dyn
Sudden relaminarisation and lifetimes in forced isotropic turbulence
我们展示了各向同性湍流和壁面剪切流之间的意想不到的连接。我们进行直接数值模拟的各向同性湍流被迫在大尺度在中等雷诺数和观察突然过渡从混沌动力学的空间简单的流，类似于在壁有界剪切流的层流状态。我们发现，湍流的生存概率是指数和典型的寿命增加的雷诺数的超指数。我们的研究结果表明，各向同性湍流和壁边界剪切流定性共享相同的相空间动力学。
2015-09-24 nlin.AO physics.flu-dyn
Forced linear shear flows with rotation: rotating Couette-Poiseuille flow, its stability and astrophysical implications
我们探讨了强迫对线性剪切流或平面Couette流的影响，这也是开普勒吸积盘中非常小区域的背景流。我们表明，根据强制和边界条件的强度，适合于所考虑的系统，背景平面剪切流，因此，吸积盘的速度剖面修改为抛物线流，这是平面Poiffille流或Couette-Poiffille流，这取决于参考系。在旋转的存在下，平面Poiffille流变得不稳定，在一个较小的雷诺数下，纯垂直以及三维扰动。因此，虽然旋转稳定的平面库埃特流，同样不稳定的平面Poietille流更快，并迫使本地吸积盘。取决于各种因素，当局部线性剪切流由于存在额外的力而在剪切盒中变成Poiffille流时，即使对于开普勒旋转，流动也变得不稳定，因此湍流将在那里突然出现。这有助于解决一个长期存在的问题，亚临界过渡到湍流的流体动力学吸积盘和实验室平面库埃特流。
2021-07-05 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Competition between shear and biaxial extensional viscous dissipation in the expansion dynamics of Newtonian and rheo-thinning liquid sheets
当一滴液体撞击到一个大小相当的小固体目标时，它会径向膨胀，直到达到最大直径，然后后退。在这项工作中，我们表明，液体片的膨胀过程是由剪切（在目标上）和双轴拉伸（在空气中）变形的组合控制。我们提出了一个合理的描述牛顿和粘弹性流体的现象的方法，通过评估由于剪切和拉伸变形的粘性耗散，产生预测的最大膨胀系数的表作为相关粘度的函数。对于牛顿系统，双轴拉伸和剪切粘性耗散是相同的数量级。相反，对于超分子聚合物的稀化溶液，剪切耗散与双轴拉伸耗散相比可以忽略不计，并且双轴稀化拉伸粘度是描述片材的最大膨胀的适当量。此外，我们表明，从跌落冲击实验推导出的速率相关的双轴拉伸粘度与以前的实验数据和各种粘弹性液体的理论预测是在良好的定量协议。
2021-07-28 physics.flu-dyn
On the Dissipation Rate Coefficient in Homogeneous Isotropic Decaying and Forced Turbulence
对各向同性均匀衰减和强迫定常湍流的归一化无量纲von Kármán-Howarth方程进行积分，得到耗散率系数$C_ε=(L ε)/< u^2 >^{3/2}$的表达式，其中$L$表示纵向积分长度尺度，$ε$表示平均耗散率，$< u^2 >$表示纵向速度脉动的平均方差。对于衰减湍流，低雷诺数和高雷诺数极限下$C_ε$的最终精确表达式取决于衰减指数$n$，已知衰减指数取决于湍流产生时的初始速度结构。对$n$的依赖性导致非通用系数。定常受迫情形的表达式取决于受迫机制，因而也不具有普适性。尽管如此，当采用类似的强迫算法时，与衰减湍流情况相比，应预期较低的值和相当少的散射。
2011-08-02 math-ph math.MP physics.flu-dyn
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
Dynamics of sessile drops. Part 3. Theory of forced oscillations
部分润湿固着液滴由正弦压力场驱动，该正弦压力场在液体/气体界面上产生毛细波。通过计算粘性液滴的响应图和相移，扩展了本系列第1部分（Bostwick & Steen 2014）中的分析，其三相接触线随接触角移动，接触角是接触线速度的平滑函数。粘性耗散通过粘性势流近似和临界Ohnesorge数边界区域，超过该边界区域，一个给定的模式变得过阻尼计算。戴维斯耗散源于接触线速度条件导致阻尼振荡与有限的接触线流动性的下降，即使是无粘性流体。计算了产生最大戴维斯耗散的临界迁移率和相关驱动频率。最后，模态共存的区域，其中两个模式可以同时激发一个单一的强迫频率被确定。预测比较有利的振动液滴的相关实验。
2016-05-17 physics.flu-dyn
A note on the shear-forced dynamics of tornadoes
Center for Climate Research Singapore, Department of Weather Research, Core Modeling Development team（新加坡气候研究中心天气研究部核心建模开发团队）；Department of Earth and Atmospheric Sciences（地球与大气科学系）；Indiana University Bloomington（印第安纳大学布卢明顿分校）
本研究提出含内部垂直风切变的龙卷风状涡旋轴对称模型，获其精确粘性Feynman-Kac表示，揭示垂直切变下涡旋变形规律及长时间极限特征，或可解释龙卷风着陆后迅速减弱的现象。
2026-08-04 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Approximate rogue wave solutions of the forced and damped Nonlinear Schrödinger equation for water waves
我们考虑了风和耗散对调制不稳定性的非线性阶段的影响。通过适当的变换，我们将强迫/阻尼非线性薛定谔（NLS）方程映射成标准的常系数NLS方程。只要满足以下条件，|Γt| \ll 1，其中r是由于风/耗散引起的波浪的增长/阻尼率。近似流氓波方程的解决方案，并进行了讨论。结果揭示了风和耗散对流氓波形成的影响。
2012-03-21 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Energy dissipation in body-forced plane shear flow
本文研究了具有自由滑移边界的宽度为l的平面槽道中的体积力驱动剪切流问题。从不可压纳维-斯托克斯方程出发，在没有附加假设的情况下，导出了体时均能量耗散率上界的极小极大变分问题。这对层流或湍流解决方案有效的功耗产生严格的限制。极小-极大问题在高雷诺数Re = U*l/nu时精确求解，其中U是均方根速度，nu是运动粘度，从而得到无量纲渐近耗散因子β = β *l/U^3的显式界限，该界限仅取决于剪切体积力的“形状”。例如，对于一个简单的半余弦力剖面，高雷诺数界限是beta <= pi^2/sqrt{216} = .6715. .我们还报告了广泛的直接数值模拟这种特定的力的形状Re约400，所观察到的耗散率是一个因素的三个严格的高Re约束以下。有趣的是，变分问题的高Re最优解与模拟中观察到的平均流剖面具有一定的定性相似性。这些结果扩展和完善了J.FluidMech.467，289-306（2002）中对体强迫湍流的最新分析。
2003-08-24 nlin.CD physics.flu-dyn
Experimental investigation of intermediate-dissipation range energy spectra in shear turbulence
Cornell University（康奈尔大学）
研究高雷诺数shear湍流中中间耗散范围能谱的形态，发现其符合通用拉伸指数形式，且拉伸指数与雷诺数无关。
2026-03-22 physics.flu-dyn
Turbulent transport in a strongly stratified forced shear layer with thermal diffusion
这项工作提出了数值计算结果的热量和化学物质的运输剪切诱导湍流强烈分层，但热扩散的环境。在这种状态下驱动的剪切不稳定性有时被称为“长期”剪切不稳定性，即使当流动的梯度理查森数（浮力频率与剪切速率之比的平方）很大时，只要佩克莱数（热扩散时间尺度与湍流涡旋的周转时间尺度之比）很小，也会发生剪切不稳定性。我们已经确定了一组简单的标准来确定这些不稳定性是否会发生。一般来说，我们发现，只要流体的热扩散率非常大（通常大于$10^{14}$ cm $^2$ /s），它们就可能是相关的，例如在大质量恒星（$M\ge 10 M_\odot$）的外层就是这种情况。使用一个简单的模型设置，其中剪切力是被迫由空间正弦，恒定振幅的体力，我们已经确定了几个制度，从有效的非分层非常强烈分层，每个都有自己的一套动力学特性。除非系统处于两个极端的政权之一（有效非分层或完全稳定），然而，我们发现（1）只有大约10%的输入功率用于热传输，而其余90%是粘性耗散的;（2）Zahn（1992）的模型很好地近似了有效组分混合系数，其中$D \simeq 0.02 κ_T /J$是热扩散率，$J$是梯度理查森数。然而，这些结果需要通过不同模型设置和更高有效雷诺数下的模拟来确认。
2015-12-29 astro-ph.SR physics.flu-dyn
The origin of wall-shear stress fluctuations in wall-bounded turbulence
本文通过壁面能量耗散研究壁面剪切应力波动的起源，发现大尺度耗散源于近壁尺度相互作用，且随雷诺数增大，小尺度向大尺度的能量输运因对数层中间尺度增多而增强。
2024-05-01 physics.flu-dyn
Evolution and characteristics of forced shear flows in polytropic atmospheres: Large and small Péclet number regimes
复杂的混合和磁场产生发生在恒星内部，特别是在有强烈剪切流的地方。为了全面了解这些过程，有必要研究剪切区的复杂动力学。由于目前观测的局限性，有必要通过数值计算来研究不可避免的小尺度动力学。在这里，我们研究直接数值计算的局部模型的不稳定剪切流在一个可压缩的多变流体主要是在一个二维域，在那里我们专注于确定关键参数如何影响的全局属性和特性的饱和湍流相。我们考虑了改变粘度和热扩散率对非线性演化的影响。此外，我们的主要重点是了解饱和相的全局特性，特别是第一次估计剪切区域的扩展，从最初的双曲正切速度分布。我们发现，在饱和制度的混合区的垂直范围通常是由系统的初始理查森数。此外，湍流的特征量，即典型的长度尺度和均方根速度被发现依赖于理查森数，和热扩散率。最后，我们提出了我们的调查结果的饱和流动的“长期”剪切不稳定性在低Péclet数制度与大理查森数。
2018-10-03 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Overturning instability in forced ageostrophic oceanic flows
Virginia Institute of Marine Science - William & Mary（弗吉尼亚海洋科学研究所-威廉玛丽学院）
研究探讨了强迫非地转流中翻转不稳定性的影响，提出考虑非地转剪切作用的新标准，通过风驱动喷射模型和北大西洋区域海洋模型验证其有效性。
2026-04-30 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Closed-loop control of forced turbulent jets
湍流的闭环控制是一个具有重要实际意义和基础意义的具有挑战性的问题。我们执行闭环控制的强制，湍流射流的基础上的波抵消策略。本研究的动机是最近的研究成功地应用波抵消控制不稳定波在过渡边界层和自由剪切流。使用通过系统识别技术获得的控制律，我们成功地实现了基于波抵消的闭环控制，实现了速度波动的数量级衰减。控制表明，在广泛的流向范围内，以减少波动水平。
2020-09-19 physics.flu-dyn
On the absence of dissipative instability of negative energy waves in hydrodynamic shear flows
研究了具有粘性耗散的双层流体流动系统中表面重力毛细波的稳定性判据。可以看出，负能量波的耗散不稳定性是不存在的，与早期作者的结论相反。他们的错误被确定为产生从一个错误的选择的耗散法，其中的波剖面速度被错误地等同于粒子速度。我们的修正耗散律也被证明恢复伽利略不变性的系统的稳定性条件。
1997-12-09 physics.flu-dyn
Sustaining processes from recurrent flows in body-forced turbulence
通过直接从体强迫三维湍流中提取不稳定的不变解，我们研究了当强迫是大尺度的并且在动量或涡量方程中是单向的时，在起作用的动力学过程。在前一种情况下，从最近关于线性稳定剪切流的工作中所熟悉的动力学过程--不同地称为自持过程（Waleffe 1997）或涡波相互作用（Hall & Smith 1991; Hall & Sherwin 2010）--即使在基流是线性不稳定的情况下也是重要的。在后一种情况下，强迫驱动泰勒-格林涡，从各种类型的周期性轨道孤立的观察到一些机制。特别是，两种不同的瞬态生长机制进行了讨论，以解释更复杂的状态。
2016-11-15 physics.flu-dyn
Dissipation and microstructure in sheared active suspensions of squirmers
School of Advanced Manufacturing Engineering, Nanjing University（南京大学高级制造工程学院）；Department of Mechanical Engineering and Institute of Applied Mathematics, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学机械工程系与应用数学研究所）
研究揭示了剪切作用下squirmers悬浊液中活动与流动对耗散和微结构的相互作用，发现剪切增强耗散但降低相对粘度，且推者比拉者在低剪切速率下消耗更多能量。
2026-10-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Weakly nonlinear internal waves by tidal flow over a ridge in a shear current
Peking University（北京大学）
该研究推广Thorpe近似展开，分析切变流中海脊上潮汐产生的弱非线性内波，揭示离散谱模的非线性修正规律，解释线性模型与全非线性模拟吻合的原因。
2026-08-21 physics.flu-dyn
Viscous dissipation by tidally forced inertial modes in a rotating spherical shell
本文研究了球壳内旋转流体的受迫惯性模的性质。我们的强迫是类似潮汐的，但它的主要性质是在大尺度上。我们的解首先证实了Ogilvie（2005）在二维模型上得到的一些分析结果。我们还注意到，随着强迫频率的变化，如果Ekman数E较低（通常情况下），耗散会发生剧烈变化。然后，我们研究三维的情况下，并比较上述模型的结果。这些解决方案显示，像他们的二维对应，尖峰耗散曲线时，强迫的频率是变化的，他们也显示小频率间隔的粘性耗散是独立的粘度。然而，我们表明，在这些频率间隔的流体的响应是至关重要的主导剪切层，在临界纬度上的内球发射。当吸引子被剪切层激发时，就达到了渐近状态。二维模型不共享此属性。最后，共振的三维模型对应于一些选定的最小阻尼本征模式。与它们的二维对应部分不同，这些模式不与简单的吸引子相关联;相反，它们以具有弱收缩特征网的频率间隔出现。此外，我们还证明了当内核的相对半径小于临界值0.4E^{1/5}时，内核是可以忽略的。对于这些球壳，全球解给出了流动的一个很好的近似。
2009-09-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Turbulent transport for wall shear stress fluctuations
本文通过量纲分析和直接数值模拟，研究泊肃叶流与库埃特流中壁面剪切应力脉动的谱特性，发现其由湍流输运主导且随雷诺数增大而增强，并伴随逆能量传递。
2025-10-15 physics.flu-dyn
Bounds on Surface Stress Driven Shear Flow
背景方法适用于推导严格的限制表面速度和整体能量耗散的剪切应力驱动流在二维和三维通道。分析的副产品是具有剪切应力边界条件的平面Couette流的非线性能量稳定性结果：当所施加的应力由无量纲Grashoff数$Gr$衡量时，能量稳定性的临界$Gr$在二维中为139.5，在三维中为51.73。我们推导出摩擦力的上界（也称为摩擦力）。耗散）系数$C_f = τ/\bar{u}^2$，其中$τ$是所施加的剪切应力，$\bar{u}$是流体在表面的平均速度，适用于较高$Gr$的流动，包括发展的湍流：二维的$C_f le 1/32$和三维的$C_f \le 1/8$。这种分析严格证明了以前计算的数值估计。
2013-10-17 physics.flu-dyn
Disentangling discrete and continuous spectra of tidally forced internal waves in shear flow
Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University（九州大学应用力学研究所）；CNRS, ENS de Lyon, Laboratoire de Physique（法国国家科学研究中心、里昂高等师范学校、物理实验室）
本文研究了剪切流中潮汐强迫内波的能量转换机制，通过分析发现离散谱和连续谱在能量转换中的不同作用，提出了新的能量转换率公式。
2026-03-02 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Transient and periodic shear wave propagation in a solid-fluid coupled system
The University of Sheffield（谢菲尔德大学）
研究固-流耦合系统中瞬态和周期性剪切波传播，通过分析和数值方法探讨弹性波与固体边界相互作用，应用包括流体粘度测量、湍流阻尼减少和生物流操控。
2026-01-15 physics.flu-dyn
Control of a Backward-Facing Step flow through vortex pairing and phase locking
许多实验和数值研究报告，当在自然脱落频率$f_0$下激励时，后向台阶流或失速情况下的翼型中的再循环气泡大量减少。通过一个简单的实验，使用介质阻挡放电激励器，我们发现了不同的结果。对于一个给定的雷诺数，扰动的频率是不同的固定占空比dc = 27%。通过粒子图像测速测量的相位平均，我们表明，驱动创建一个被迫的涡流与自然脱落与不同的相速度比非受迫的。在$0.73 f_0$附近的非常窄的频率范围内获得了再循环气泡的最大减少（-35%），在该频率范围内，强制和非强制涡之间出现早期涡对。相位平均表明，在这种情况下，驱动显然迫使剪切层中的涡对。相反，当强迫频率较高时，剪切层表现得像一个与强迫频率同步的放大器，导致再循环气泡恒定减少10%。
2014-05-16 physics.flu-dyn
A toy model of turbulent shear flow using vortons
ENS de Lyon（里昂高等师范学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；LPENSL（理论物理实验室）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；SPEC（物质与环境研究科学与技术中心）；Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement（气候与环境科学实验室）；IPSL（地球物理学研究所）
该研究引入用于剪切流的新型玩具模型，利用空间间歇性与尺度分离，通过涡子表示强烈结构并影响大尺度流，模型虽简单却呈现层流与湍流状态转变，其耗散和格拉晓夫数与雷诺数有类似经典湍流的幂律关系。
2026-07-20 physics.flu-dyn
Effect of enhanced dissipation by shear flows on transient relaxation and probability density function in two dimensions
我们报告了一个非微扰研究的剪切流的影响湍流减少衰减在二维湍流。通过考虑不同的初始功率谱和剪切流（纬向流，结合纬向流和流光），我们演示了剪切流如何快速产生小尺度，导致湍流振幅的快速阻尼。特别是，湍流振幅的双指数下降示出发生由于波数的指数增加。的有效耗散时间尺度$τ_{e}$，以前采取的混合时间尺度$τ_{e} \propto τ_Ω^{2/3} τ_η$的缩放，示出依赖于剪切流的类型以及初始功率谱的类型。这里，$τ_Ω$和$τ_η$分别是剪切和分子扩散时间。此外，我们提出了时间相关的概率密度函数（PDF），并讨论了增强耗散对PDF和动态时标$τ(t)$的影响，它代表了系统通过统计上不同的状态的时间尺度。
2017-11-14 cs.IT math.IT physics.flu-dyn
Three-dimensional shear driven turbulence with noise at the boundary
本文研究了三维不可压Navier-斯托克斯方程在部分边界噪声运动引起的剪切作用下的流动。噪声的影响是量化的上界的前两个时刻的耗散率。期望值估计与柯尔莫哥洛夫耗散律一致，恢复了确定性情况下的上界。边界的运动由一个Ornstein-Uhlenbeck过程给出;如果用Wiener过程代替Ornstein-Uhlenbeck过程，则可能会出现过度耗散。
2021-02-18 math.AP physics.flu-dyn
Effect of temperature-dependent thermophysical properties on turbulent forced convection under constant heat flux boundary condition
在这项研究中，我们进行了高分辨率的大涡模拟（LES）调查的影响，可变属性的强制湍流对流通道。恒定热流边界条件允许壁面温度波动，从而引起流体性质的变化。由于粘度对流动的影响表现出$Re_τ^{-1}$标度，我们在本研究中只考虑了$Re_τ= 180$。结果表明，与定常流动相比，变物性对平均速度和温度分布、雷诺切应力、壁面法向热流密度以及小尺度湍流特性的影响很小。然而，我们还观察到，湍流强度，低速条纹，突发运动，以及预算的温度变化和壁面法向热通量的可变属性修改以可感知的方式。此外，我们表明，经典的壁缩放是一个很好的选择，流动与流体性质的小，中等变化。
2023-01-10 physics.flu-dyn
Enhanced dissipation, hypoellipticity, and anomalous small noise inviscid limits in shear flows
研究了由二维漂移-扩散方程生成的演化半群的衰减和瞬时正则化性质，其中标量由剪切流平流输送，并由完全或部分扩散耗散.我们认为空间周期$\mathbb{T}^2$设置和无通量边界条件的有界通道$\mathbb{T}\times [0,1]$的情况下。在无限Péclet数限制（扩散率$ν\to 0$），我们的工作量化的增强耗散效应，由于剪切。我们还获得了亚椭圆正则化，表明解决方案是即时Gevrey定期，即使只有部分扩散。证明依赖于本地化的谱隙不等式和hypocompativity的思想，用伪微分算子（相当简单的形式）代替权重的增强能量泛函。作为应用，我们研究了被动标量随机扰动的不变测度的小噪声无粘极限，并证明了噪声和扩散之间的经典Freidlin标度可以被修正.特别是，虽然统计稳定的解决方案在$H^1$爆炸的限制$ν\to0$，我们表明，粘性不变测度仍然收敛到一个独特的无粘措施。
2017-02-27 math.AP physics.flu-dyn
Energy cascade for cross-shear length scales in free-shear three-dimensional incompressible viscous flows
Instituto de Matemática, Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学数学研究所）
本文研究自由剪切流中能量级联现象，通过不可压缩牛顿流体方程分析，揭示高斯-低斯波数分解下的能量预算关系及级联机制。
2026-09-29 math.AP physics.flu-dyn
Generalized Langevin equation with shear flow and its fluctuation-dissipation theorems derived from a Caldeira-Leggett Hamiltonian
该研究从修正的经典Caldeira-Leggett哈密顿量出发，第一性原理推导含剪切流的广义朗之万方程与涨落耗散定理，明确了传统马尔可夫形式的适用条件为极弱剪切率。
2023-02-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
On energy cascades in non-homogeneous 3D Navier-Stokes equations
我们表明-在物理尺度和$(K_1,K_2)$ -平均值的框架内-Kolmogorov的耗散律结合泰勒长度尺度上的小度条件足以保证强迫Navier-斯托克斯方程中的能量级联。此外，在周期性的情况下，我们建立限制性的标度律-在Grashof数-动能，能流，能量耗散率。这些都是用来改善我们的充分条件的强迫级联在物理尺度。
2014-11-21 math-ph math.AP math.MP
Near-cancellation of up- and down-gradient momentum transport in forced magnetized shear-flow turbulence
粘阻磁流体动力学湍流，由一个二维不稳定的剪切层，保持由施加体力驱动，检查分解成初始配置文件的无耗散线性本征模。正如所料，向下梯度动量通量来源于大尺度不稳定性。然而，连续向上梯度动量运输的大规模线性稳定，但非线性激发本征模式被确定，并发现几乎取消不稳定模式的向下梯度运输。稳定模态通过将能量传递给平均流来消耗大尺度湍流波动，从而实现这一点。这建立了一种物理机制，该机制是长期已知的观察结果的基础，即由不稳定性的非线性饱和形成的相干涡旋减少了湍流传输和波动，因为这种涡旋由稳定和不稳定模式组成，它们的振幅几乎相等。然后量化了磁场对非线性激发稳定模式的影响。即使施加几乎完全抑制不稳定性的强磁场，稳定模式的向上梯度输运至少是不稳定模式的向下梯度输运的三分之二，而对于较弱的磁场，这一部分达到$98\%$。这些影响是持久的变化，磁普朗特数和强迫强度。最后，连续模式被证明是积极的不太重要，但必不可少的捕获的磁波动和麦克斯韦应力。一个简单的解析标度律推导出它们的饱和湍流振幅。它预测的下降率的傅立叶波数，这是在数值模拟中证实的属性的倒数。
2022-08-05 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
An amplitude equation for long, nonlinear internal waves in a weak shear flow over topography
本文导出了一个变系数的Kor te weg-de Vries方程，用于描述地形上分层切变流中非线性长内波的振幅。推导是通过将基本流纳入Taniuti和Wei的约化摄动法的摄动级数中来完成的。在计算方程系数时，不需要求解Tailor-Goldstein长波谱问题，而只需求解通常的静止分层介质长波谱问题和一个边值问题。这些系数的显式表达式。
2014-07-08 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Feynman rules for forced wave turbulence
本文研究围绕波湍流态的涨落，通过为具有四次相互作用的经典场理论添加耗散和高斯随机受迫，利用路径积分与费曼图计算关联函数至次领头阶，并推导了次领头阶的动力学方程。
2024-03-24 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
On the energy dissipation rate of ensemble eddy viscosity models of turbulence: Shear flows
Univ. of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本文探讨了集合涡粘模型在剪切流中能量耗散率的问题，提出通过求解扰动数据的NSE集合来获得更准确的涡粘参数化方法。
2026-03-15 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Scaling bounds on dissipation in turbulent flows
本研究提出一种直接从运动方程估算流体动力学统计量（如平均能量耗散率）的严格新方法，并在多种对流及流动场景中完成测试验证。
2015-01-05 math.AP physics.flu-dyn
Kinetic helicity decay in linearly forced turbulence
动力学螺旋度的衰减研究强迫湍流的数值模型中使用外部强加的强迫函数作为方程中的非齐次项，或者，作为替代，一个长期的线性速度引起的线性不稳定。外部强加的强迫功能注入能量在最大的尺度上，产生一个湍流的惯性范围，几乎恒定的能量通量，而线性强迫湍流的谱能量是最大的耗散波数附近。动力学螺旋度注入一次达到统计稳定状态，但它被发现衰减的湍流时间尺度上的强迫的性质和雷诺数的值无关。
2012-04-06 astro-ph.SR nlin.CD physics.ao-ph
Linking dissipation-induced instabilities with nonmodal growth: the case of helical magnetorotational instability
螺旋磁旋转不稳定性是已知的工作与阻力旋转流与陡峭的负或非常陡峭的正剪切。当允许一些轴向电流流过旋转流体时，剪切力的相应下限和上限Liu连续连接。使用局部近似，我们证明了这种耗散引起的不稳定性的磁流体动力学行为是密切相关的非模态增长和伪谱的基本纯流体动力学问题。
2016-04-25 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
On variable viscosity and enhanced dissipation
本文考虑粘性随垂直位置变化的二维Navier-斯托克斯方程。作为我们的主要结果，我们建立了线性增强耗散附近的非仿射定态代替Couette流。此外，事实证明，剪切流过度补偿减弱粘度：降低粘度导致更强的增强耗散和增加粘度导致较弱的耗散比在恒定粘度的情况下。
2021-10-21 math.AP physics.flu-dyn
A variable-coefficient model for decay of isotropic turbulence capturing effects of finite cascade time and Reynolds number
Stanford University（斯坦福大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
通过高保真数值模拟，研究各向同性湍流衰减中C_epsilon2系数的瞬时依赖性，提出一个考虑有限级联时间和雷诺数的变系数模型，准确预测宽雷诺数范围内的耗散和动能演化。
2026-06-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Rate-dependent Stick-slips in Steady Shearing: Signature of Transition between Granular Solid and Fluid
尽管对光滑的颗粒流体流动或在慢极限下的固体状变形进行了广泛的研究，但这两个极端之间的变化在很大程度上仍未被探索。通过系统地研究稳定剪切下紧密堆积颗粒的波动，我们确定了一个过渡区与突出的粘滑雪崩。建立了状态图，提出了一种基于颗粒间摩擦和颗粒尺寸对速度依赖性的无量纲剪切速率。与流体浸没的颗粒被限制在一个固定的体积和被迫“流动”的粘性数字$J$几十年低于报告值，我们回答了如何颗粒系统可以过渡到制度的固体-固体摩擦，超越现有的范例的基础上悬浮液流变学。
2020-11-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Parameterizing the Energy Dissipation Rate in Stably Stratified Flows
我们使用直接数值模拟的数据库来评估稳定分层流中能量耗散率的参数化。我们表明，剪切为基础的配方是更适合于稳定的边界层比常用的浮力为基础的配方。作为推导的一部分，我们探讨了几个长度尺度的湍流，并调查其依赖于当地的稳定性。
2020-08-24 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Turbulent viscosity and effective magnetic Prandtl number from simulations of isotropically forced turbulence
背景：大尺度流的湍流扩散和磁场在许多天体物理系统中起着重要作用。目的：我们的目标是计算湍流粘度和磁扩散率，相关的扩散大规模的流动和磁场，分别和它们的比率，湍流磁普朗特数，${\rm Pm}_{\rm t}$，各向同性强迫均匀湍流。方法：我们使用的强迫湍流在完全周期性的立方体组成的等温气体施加大规模的正弦剪切流的模拟。湍流粘度的计算，无论是从所产生的雷诺应力或从大规模流动的衰减率。湍流磁扩散率的计算使用测试场方法。通过改变施加的正弦剪切和测试场的波数，研究了系数的尺度依赖性。结果：我们发现湍流粘性系数和磁扩散系数在一般情况下是同一个数量级。此外，湍流粘度取决于流体雷诺数（${\rm Re}$）和湍流的尺度分离比。湍流粘性的尺度依赖性被发现是很好地近似的洛伦兹。湍流输运系数的结果似乎在足够高的${\rm Re}$值和尺度分离比处收敛。然而，即使在${\rm Re}$的最大值处也发现了微弱的下降趋势。湍流磁普朗特数收敛到一个值，这是略低于单位大${\rm Re}$，而对于小${\rm Re}$，我们发现0.5和0.6之间的值。结论：湍流磁扩散率一般始终高于湍流粘度。在大的${\rm Re}$和尺度分离比下，从模拟（$\approx0.9\ldots0.95$）中发现的${\rm Pm}_{\rm t}$的实际值高于任何分析预测。
2020-02-17 astro-ph.SR physics.flu-dyn
