Intermittency, fluctuations and maximal chaos in an emergent universal state of active turbulence
本文研究低雷诺数活性悬浮液流体力学模型，发现在超过临界活性时会涌现具有普适谱标度和间歇性涨落的渐近态，该状态类似于高雷诺数惯性湍流，且极大混沌态与该相变密切相关。
2022-07-25 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.bio-ph
Near wall patch representation of wall bounded turbulence
最近的实验和计算研究表明，近壁湍流流动可以由普遍的小尺度自主动力学来表征，这些动力学被大尺度结构调制。我们制定了一个小的区域内的近壁湍流的数值模拟的边界，其尺寸尺度的粘性单位。为了模拟近壁湍流演化的环境，我们的配方占通过域的上边界的平均动量通量。模型的二维能谱和低阶单点统计量与零压力梯度和温和有利压力梯度直接数值模拟计算的相应量的比较表明，它成功地捕捉到了小尺度近壁湍流的动力学。
2021-01-20 physics.flu-dyn
"Barber pole turbulence" in large aspect ratio Taylor-Couette flow
在一台大展弦比实验装置上对窄间隙极限内的反向旋转泰勒-库埃特流（TCF）进行了研究。的相图，并得到Andereck等人。螺旋湍流制度进行了研究，通过改变内部和外部雷诺数。螺旋湍流出现从完全湍流制度通过一个连续的过渡出现第一次作为调制的湍流状态，最终放松局部的层流。本文讨论了平面Couette流（pCf）与间歇状态的关系。
2000-09-15 cond-mat nlin.PS physics.flu-dyn
Superfast amplification and superfast nonlinear saturation of perturbations as the mechanism of turbulence
Ruelle预测，均匀各向同性湍流中扰动的最大放大是指数$e^{σ\sqrt{Re} t}$（其中$σ\sqrt{Re}$是最大Liapunov指数）。在我们早期的工作中，我们预测在充分发展的湍流中扰动的最大放大比指数$e^{σ\sqrt{Re} \sqrt{t} +σ_1 t}$快。也就是说，我们预测了扰动的超快初始放大。基于我们先前对我们的预测的数值验证，在这里我们进行了一个大的数值验证，分辨率高达$2048^3$和雷诺数高达$6210$。我们的直接数值模拟证实了我们的分析预测。我们的数值模拟还表明，这种超快放大的扰动导致超快的非线性饱和。我们的结论是，这种超快放大和超快非线性饱和的以往存在的扰动作为充分发展的湍流的产生，发展和持久性的机制。
2019-08-13 math.AP nlin.CD physics.ao-ph
Eulerian-Lagrangian scaling of the Lyapunov exponent in homogeneous turbulence
该研究通过启发式 Eulerian-Lagrangian 推导给出均匀湍流最大 Lyapunov 指数及不确定性场积分长度的新标度关系，并用周期性湍流模拟验证。
2025-07-26 nlin.CD physics.flu-dyn
Chaos and information in two dimensional turbulence
通过对二维不可压均匀各向同性湍流的数值模拟，研究了最大李雅普诺夫指数、Kolmogorov-Sinai熵和吸引子维数的标度行为.最大李雅普诺夫指数的缩放被发现是在良好的协议与尺寸的预测。对于Kolmogorov-Sinai熵和吸引子维数的情况下，简单的维预测被发现是不够的。依赖于系统的大小和强迫长度尺度被发现，这表明非普遍的行为。本文还讨论了这些结果对大气可预报性的适用性。
2020-05-27 cond-mat.other nlin.CD physics.flu-dyn
On the physical inadmissibility of ILES for simulations of Euler equation turbulence
我们提出了两个主要结果。第一个是一个合理的验证参数的原则，最大熵产生率的欧拉方程湍流。这个原理可以看作是热力学第二定律的延伸。在我们的第二个主要结果中，我们研究了欧拉方程（充分发展）湍流的大涡模拟的竞争模型。我们比较了无亚网格模式、有限亚网格模式的隐式大涡模拟（ILES）和动态亚网格模式的方案。我们的分析是基于三个基本的物理原理：能量守恒，最大熵产生率和多重分形聚类的不连续性的普遍性原则。我们得出的结论是，没有亚网格模拟，或其部分包含在ILES解决方案违反了最大熵耗散率的容许准则。我们确定的情况下，由此产生的错误有一个较小的影响，具体的可观察到的数量和情况下，效果是主要的。讨论了Ia型超新星燃烧转爆轰的数值模拟。
2018-11-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
The Effect of Modulated Driving on Non-rotating and Rotating Turbulent Plane Couette Flow
对平板速度周期性调制的无旋和有旋平板Couette湍流流动进行了直接数值模拟，研究了调制强迫对湍流剪切流动的影响。时间平均剪切雷诺数固定为$Re_S = 3 \cdot 10^4$，这导致摩擦雷诺数约为$Re_τ\approx 400$。调制频率在$Wo\in(20,200)$范围内变化，而调制振幅保持固定在剪切速度的$10\%$，只是为了证明改变该参数变化很小。由此产生的剪切板被发现是独立的强迫频率，并等于非调制的基线。对于非旋转模拟，可以看到两个清晰的流动区域：遵循斯托克斯理论解的近壁区域，以及行为类似于斯托克斯解但具有增加的有效粘度的本体区域。对于高驱动频率，振幅响应遵循von der Heydt \emph{et al.}（Physical Review E 67，046308（2003））的调制湍流的标度律。气旋旋转没有发现修改系统的行为在很大程度上，但反气旋旋转显着改变系统的响应周期性强迫。我们发现，温和的反气旋旋转引入的持久的轴向不均匀性使得它不可能充分测量调制的传播，而更强的反气旋旋转创建调制瞬间旅行的区域。
2022-05-23 physics.flu-dyn
Re-picturing viscoelastic drag-reducing turbulence by introducing dynamics of elasto-inertial turbulence
近年来，粘弹性减阻湍流（DRT）的本质，特别是最大减阻（MDR）状态，成为人们争论的焦点。它一直被认为是聚合物调制的惯性湍流（IT），但最近提出的概念的弹性惯性湍流（EIT）的挑战。本文通过对平行平板通道中从DR开始到EIT的一系列流型的统计和预算分析，引入EIT动力学，重新描绘了平行平板通道中的DRT。在此基础上，提出了一种新的DRT能量自维持过程（SSP）。数值结果表明，在低雷诺数（Re）下，随着弹性系数的增加，EIT相关SSP形成前，流动进入层流状态;而在中等雷诺数下，EIT相关SSP可以参与并从再层化中幸存下来。这在某种程度上解释了为什么在小Re下观察到再层化，而在中等Re下流动直接进入MDR和EIT。此外，提出的能量图像，可以很好地解释新发现的现象，流向的速度脉动滞后于壁法线方向。重新描绘的SSP当然证明，随着弹性的增加，IT性质逐渐被DRT中的EIT性质所取代。
2021-08-10 physics.flu-dyn
Double maxima of angular momentum transport in $η=0.91$ TC turbulence
我们使用实验和直接数值模拟探测相空间的低曲率泰勒-库埃特（TC）流在附近的最终制度。圆柱半径比固定为$η=r_i/r_o=0.91$。无量纲剪切驱动（泰勒数$\text{Ta}$）的范围$10^7\leq\text{Ta}\leq10^{11}$探索的共同和反向旋转的配置。在$\text{Ta}$范围$10^8\leq\text{Ta}\leq10^{10}$，我们观察到两个局部最大值的角动量传输作为一个函数的圆柱旋转比，这可以被描述为“共同”和“反向旋转”，由于其位置或“宽”和“窄”，由于其形状。我们确认，宽峰是伴随着加强的大型结构，而窄峰出现时，驱动（Ta）是足够强的。正如Brauckmann \emph{et al.} ~（2016）在数值模拟中首次证明的那样，宽峰是由离心不稳定性产生的，窄峰是剪切不稳定性的结果。我们描述了随着流动变得更加湍流，峰值如何随$\text{Ta}$而变化。当边界层（BL）变成湍流时，接近向最终状态的过渡时，通常的反向旋转泰勒涡对结构破裂，局部出现稳定的不成对滚转。我们将这种状态归因于在向极限状态过渡的过程中潜在的滚转特性的变化。进一步改变$\text{Ta}\approx10^{10}$周围的流动结构，导致宽峰完全消失，窄峰移动。当边界层内部的局部光滑区域消失并且整个边界层变得活跃时，引起第二次转变。
2020-06-05 physics.flu-dyn
Slow-growth approximation for near-wall patch representation of wall-bounded turbulence
针对强压力梯度下平均流沿流向变化导致壁面湍流表征复杂化的问题，对Navier-Stokes方程进行渐近分析，提出考虑平均流增长对近壁湍流影响的动态模型，成功解释了边界层增长对小尺度近壁湍流的作用。
2023-09-14 physics.flu-dyn
Amplification of turbulence through multiple planar shocks
本研究通过解析线性理论，探讨了多次平面激波对不可压缩湍流的放大效应，揭示了激波顺序和强度对放大结果的关键影响。
2025-02-25 astro-ph.GA physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Intermittency of bubble deformation in turbulence
本文通过分析变形气泡尖端速度，揭示了强湍流中气泡变形能量主要来自与气泡尺寸相近的涡旋，并提出了解释极端变形间歇性的模型。
2024-10-28 physics.flu-dyn
Supercritical transition to turbulence in an inertially-driven von Karman closed flow
本文研究了在雷诺数100 - 1000000范围内，两个装有弯曲叶片的反向旋转大叶轮之间的惯性驱动von Karman流动从层流到充分发展的湍流的转变。这种转变是由方位角剪切层的不稳定性驱动的，即，Kelvin-Helmholtz不稳定性，表现出行波/漂移波，调制行波和湍流谱下出现的混沌。一个局部量-在一个给定的点的速度波动的能量-和一个全局量-所施加的扭矩-被用来监测动态。当地的数量定义了临界雷诺数Rec的时间依赖性的流量的开始，和一个上限阈值/交叉Ret的能量级联的饱和。无量纲阻力系数，即，湍流耗散在该有限Ret之上达到平台，如对于Re ->无穷大的“Kolmogorov”类湍流所预期的。我们的观察结果表明，在这个封闭的流动中，湍流的过渡是全球超临界的：速度波动的能量可以被认为是一个序参量，其特征在于从第一层流的时间依赖性到充分发展的湍流的动态。此外，在时间域中的频谱分析表明，几乎所有的波动能量存储在时间尺度的一个或两个数量级慢于基于叶轮频率的时间尺度。
2008-01-22 physics.flu-dyn
Robust energy transfer mechanism and critically balanced turbulence via non-resonant triads in nonlinear wave systems
在非线性波系统中发现了一种稳健的能量传递机制，该机制有利于通过非共振三元组向相互作用的模式传递，适用于气象学、非线性光学和等离子体波湍流。当非共振三和弦的频率失配平衡系统的非线性频率时，传输效率最大：在振荡幅度的中间水平处，触发不稳定性，探索周期轨道的不稳定流形，因此湍流级联在中间非线性处最有效。数值模拟证实了分析预测。
2013-09-02 nlin.CD physics.flu-dyn
Patterns in transitional shear turbulence. Part 1. Energy transfer and mean-flow interaction
本文研究平面 Couette 流低 Reynolds 数转捩中的湍流—层流模式，通过物理与谱能量预算揭示平均流由自相互作用和湍流向大尺度传能维持，并比较均匀湍流及随 $Re$ 的变化。
2023-06-02 nlin.PS physics.flu-dyn
Turbulence modulations and drag reduction by inertialess spheroids in turbulent channel flow
以往对非球形颗粒与流体相互作用的研究大多局限于细长纤维状颗粒，这些颗粒被观察到诱导湍流减阻。然而，微小的盘状颗粒的存在下，如何壁湍流调制和是否发生阻力减小仍然是未知的。基于这些问题，本文采用欧拉-拉格朗日方法对槽道湍流中的无惯性椭球体进行了双向耦合直接数值模拟。该附加应力解释了来自流体相上的无惯性球体的反馈。结果表明，刚性细长纤维（长球体）和薄盘（扁球体）可以导致显着的湍流调制和阻力降低。然而，盘诱导的阻力减少是不太明显的刚性纤维具有相同的体积分数。在流动统计和湍流拟序结构两个方面观察到添加剂减阻流动的典型特征。此外，与单向模拟相比，双向耦合的结果表现出更强的优先排列和更低的旋转速率。最后提出了无惯性球体的减阻机理，并解释了纤维和圆盘减阻性能的差异。我们发现，球形颗粒削弱了准流向涡通过负功，因此，雷诺切应力降低。然而，由颗粒产生的平均剪切应力，这是形状相关的，部分补偿雷诺剪切应力的减少，从而影响减阻效率。本研究表明，微小的盘状颗粒可以作为壁湍流减阻剂的替代。
2021-02-07 physics.flu-dyn
Isotropisation at small scales of rotating helically-driven turbulence
我们提出的数值证据如何三维化发生在小尺度旋转湍流与贝尔特拉米（ABC）强迫，创造螺旋流。泽曼尺度$\ell_Ω$的惯性和涡流翻转时间是相等的，是一个以上的数量级大于耗散尺度，与相关的领域（大规模的逆级联的能量，双重制度的直接级联的能量$E$和螺旋度$H$，和耗散）每个适度解决。这些结果源于对$3072^3$点网格上的大型直接数值模拟的分析，Rossby数和雷诺数分别等于0.07和$2.7\times 10^4$。在尺度小于强迫，螺旋波调制的惯性定律的能量和螺旋度谱是遵循超越$\ell_Ω$由柯尔莫哥洛夫谱$E$和$H$。在二维慢流形，我们还表明，螺旋度谱分解在$\ell_Ω$，一个明显的迹象恢复三维的小尺度。
2012-03-01 nlin.CD physics.flu-dyn
Rotation of anisotropic particles in Rayleigh-Bénard turbulence
瑞利-贝纳德湍流中的无惯性各向异性颗粒表现出最大的翻滚率为弱扁圆形状，在发达的湍流中观察到的普遍行为，其中平均翻滚率单调下降的颗粒的纵横比。这是由于湍流波动和平均剪切流的强度，我们表明，是由动力学边界层的并发效应。在Rayleigh-Bénard湍流中，扁长粒子优先与流体速度对准，而扁扁长粒子则与温度梯度对准。这一分析阐明了粒子角动力学和对流湍流的小尺度性质之间的联系，并对更广泛的剪切湍流流类具有影响。
2020-06-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Turbophoresis in forced inhomogeneous turbulence
我们表明，通过直接的数值模拟，重惯性粒子（其特征在于斯托克斯数$\St$）在非均匀强迫统计平稳等温湍流集群的均方湍流速度的最小值。两个湍流输送过程，湍流泳动和湍流扩散共同决定了颗粒的空间分布。如果假设湍流扩散率与湍流均方根速度成比例，就像均匀湍流的情况一样，则可以计算湍流系数。实际上，对于上述假设，对于小$St$，湍流系数和均方根速度的无量纲乘积随$St$增加，对于$St\approx 10$达到最大值，对于大$St$，随$\sim St^{-0.33}$减少。
2016-10-17 physics.flu-dyn
Theory for helical turbulence under fast rotation
最近的数值模拟表明螺旋度对\ADD{homogeneous}旋转流体动力学湍流有很大影响。主效应可以通过以下定律来概括，即$n+\tilde n = -4$，其中$n$和$\tilde n$分别是一维能量谱和螺旋度谱的幂律指数。我们研究了小Rossby数限制下的旋转湍流问题，使用的渐近弱湍流理论推导先前。我们表明，经验法是螺旋度方程的精确解，其中幂律指数对应于垂直（旋转轴）波数谱。结果表明，当螺旋度通量占主导地位时，小尺度叶栅的解趋于$\tilde n = -2$，而当能通量占主导地位时，小尺度叶栅的解趋于$\tilde n = -3/2$。后者的解决方案是兼容的所谓的最大螺旋度状态以前观察到的数值和理论推导时，仅使用能量方程的弱湍流制度，而前一种解决方案是受局部条件。
2014-02-26 physics.flu-dyn
Geometry of intensive scalar dissipation events in turbulence
湍流中标量耗散率的最大值以片状形式出现，对应于可能最强烈的标量混合事件。它们的横截面扩展确定了混合过程的局部变化扩散尺度，并扩展了经典的Batchelor图像的一个平均扩散尺度。局部扩散尺度的分布进行了分析，不同的雷诺数和施密特数的快速多尺度技术应用于非常高分辨率的模拟数据。刻度总是在整个Batchelor范围内及以外取值。进一步将它们的分布追溯到流的收缩短时李雅普诺夫指数的分布。
2006-08-24 nlin.CD physics.flu-dyn
Small scale structures in three-dimensional magnetohydrodynamic turbulence
我们使用网格高达1536^3点的直接数值模拟，研究了在确定性和随机初始条件下，三维衰减MHD流中小尺度发展的速率。平行的流面和涡面在相同的空间位置形成，并在初始指数阶段后进一步不稳定和折叠或卷起。在高雷诺数下，发现电流和涡度最大值的自相似演化，其中它们作为时间的三次方增长;然后流量达到独立于雷诺数的有限耗散率。
2006-07-28 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Periodically driven Taylor-Couette turbulence
我们研究周期性驱动的泰勒-库埃特湍流，即两个同心的，独立旋转的圆柱之间的流动。在此，内缸被正弦驱动，而外缸保持静止（时间平均雷诺数为$Re_i = 5 \times 10^5$）。使用粒子图像测速仪（PIV），我们测量的速度在很宽的范围内的调制周期，对应于在$15 \leq Wo \leq 114$的范围内的Womersley数的变化。为了了解流动如何响应给定的调制，我们计算了方位角速度的相位延迟和振幅响应。在协议与早期的理论和数值计算工作，我们发现，对于大的调制周期的系统遵循给定的调制的驱动，即系统的行为准平稳。对于较小的调制周期，流动不能跟随调制，并且流速以相位延迟和较小的幅度响应于给定调制。如果我们比较我们的结果与数值和理论结果的层流情况下，我们发现，相位延迟和振幅响应的标度是相似的。然而，在大部分的流动的局部响应是独立的调制边界的距离。显然，湍流混合足够强，以防止流动对给定调制具有依赖于半径的响应。
2018-05-05 physics.flu-dyn
Energy- and flux-budget turbulence closure model for stably stratified flows. Part II: the role of internal gravity waves
我们改进了我们先前的能量和通量预算湍流闭合模型（Zilitinkevich等人，2007，2008）的稳定分层的大气流动，并扩展它占额外的垂直通量的动量和额外的生产的湍流动能，湍流位能（TPE）和湍流通量的位温由于大尺度重力内波（IGW）。IGW的主要效应如下：通量理查森数的最大值（在无IGW区为0.2-0.25的普适常数）变得强可变。在垂直均匀层结中，它随波浪能的增加而增加，甚至可以超过1。在非均匀层结中，当IGW向较强层结传播时，最大通量理查森数随波浪能的增大而减小，最大通量趋于零，然后变为负值。也就是说，位温的垂直通量呈反梯度变化。IGW还降低了湍流的各向异性，增加了TPE在湍流总能量中的份额。根据方向（向下或向上），IGW加强或削弱总的垂直动量通量。该模式的预报结果与大气和实验室试验、直接数值模拟和大涡模拟的数据相一致。
2009-08-18 astro-ph.EP nlin.CD physics.ao-ph
Long-term decaying evolution of MHD turbulence
本文采用壳模型对大雷诺数下磁流体湍流的自由衰减进行了数值研究。我们研究的统计特性的基础上的代表性样本的实现（128实现每种类型的初始条件）在$10^5$大规模的周转时间。模拟结果表明，尽管初始条件相似，但无力非螺旋MHD湍流可以表现出两种不同的演化情景。在第一种情况下，交叉螺旋度的积累是如此之快，能量级联消失之前，显着的磁能耗散。然后系统接近最大交叉螺旋度的状态。在第二种情况下，级联过程继续保持活动状态，直到以大规模周转时间为单位的时间$10^4$。然后，由于磁螺旋度守恒，磁场变得非常螺旋。因此，磁能不随动能而消散。
2010-09-22 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Multi-particle Lagrangian statistics in homogeneous rotating turbulence
地球物理流动通常是湍流，并受到旋转。这种旋转改变了湍流的结构，因此预计会明显影响其拉格朗日性质。在这里，我们调查的相对色散和几何的对，三元组和四元组在均匀旋转湍流，通过使用直接数值模拟在不同的旋转速率。对分散被证明是在垂直方向上（沿旋转轴）比在水平方向上更快。在很长的时间内，在泰勒状态下，这是由于与水平速度分量相比，垂直速度分量的去相关较慢。在短时间内，在弹道制度，这一结果可以通过考虑对不同的方向在释放时间来解释，是欧拉二阶函数的各向异性的签名。旋转也增强了在均匀和各向同性湍流中也存在的三元组和四元组的畸变。特别是，在长时间内，四分体的扁平化随着旋转速率的增加而增加。的最大尺寸的三分体和四分体示出优先与旋转轴对齐，与我们的观察对。
2023-02-24 physics.flu-dyn
Impact of Wind Direction on Flow Over a Realistic Urban Area: A Large-Eddy Simulation Study
本研究通过高分辨率大涡模拟巴塞罗那真实城区，发现风向虽显著影响瞬时流场，但速度和湍流强度的双重平均剖面在不同风向上保持一致，揭示了城市形态对气流与湍流发展的关键影响。
2025-10-13 physics.flu-dyn
On coherent structure in wall turbulence
本文提出了一种新的壁湍流相干结构理论。该理论是第一个预测包的发夹涡和其他结构的湍流，和他们的动态，基于分析的纳维-斯托克斯方程，假设的湍流平均剖面。湍流平均值的假设对可能的结构类起着限制作用。它示出的相干结构是一种表现形式，基本上是低维的流动动力学，所产生的临界层机制。使用McKeon & Sharma（J. Fluid Mech，658，2010）中提出的分解，从通过分析预测的响应模式的最小叠加重新创建复杂的相干结构，其采取径向变化的行波的形式。作为示例，提供了这些模式的简单组合，其预测发夹和调制的发夹包。相位相互作用还预测了文献中已知的重要偏斜度和相关性结果。它还表明，非常大规模的运动的行为，组织发夹状的结构，使他们共同定位与低流向动量的地区，通过局部变化的剪切剖面的机制。泰勒的假设和连贯性之间的关系进行了讨论，都被证明是本地化的关键层周围的响应模式的后果。一个令人愉快的链接是经典的层流无粘理论，从而基本机制的发夹涡被捕获的两个倾斜相互作用的开尔文-斯图尔特（猫眼）涡。根据实验、过渡流和湍流数值模拟文献中所报道的结构观察结果，提出了该理论的证据。
2013-06-17 physics.flu-dyn
Periodically modulated thermal convection
许多自然界和工业界的湍流都受到与时间有关的边界条件的约束。尽管是普遍存在的，时间调制（频率$f$）对全球输运性质的影响几乎没有研究。在这里，我们进行数值模拟的瑞利-贝纳德（RB）对流与时间周期性调制的温度边界条件，并报告如何这种调制可以导致显着的热通量（Nusselt数$\rm{Nu}$）增强。利用Stokes热边界层的概念，我们可以解释Nu增强的起始频率和Nu最大时的最佳频率，以及它们如何依赖于瑞利数Ra和普朗特数$\rm{Pr}$。由此，我们在3D参数空间（$f$，$\rm{Ra}$，$\rm{Pr}$）中构建相图，并识别：（i）调制太快而无法影响$\rm{Nu}$的机制;（ii）中等调制机制，其中$\rm{Nu}$随着$f$的减小而增大;以及（iii）慢调制机制，其中$\rm{Nu}$随着$f$的进一步减小而减小。我们的研究结果提供了一个框架，以研究其他类型的湍流与时间相关的强迫。
2020-04-29 physics.flu-dyn
Extreme wave phenomena in down-stream running modulated waves
本文研究了地面重力波下游演化的调制不稳定性。利用物理空间中NLS方程的一种显式解--有限背景上的孤子，详细研究了各种现象。它示出，对于足够长的调制长度，在一个独特的位置，其中最大的波出现，相位奇点存在于时间信号。这些奇异性与波位错有关，并导致区分连续的“极端”波和小得多的间歇波。能量在相反方向上通过连续的位错流动，在这些位错处波合并和分裂，导致大的振幅差。在这一点上的时间信号的包络线示出有一个简单的相平面表示，并将描述的对称破缺展开的稳态解NLS。将结果与最大时间振幅MTA一起使用，以设计在水动力实验室中生成极端（畸形，流氓）波的策略。
2019-05-31 nlin.PS physics.flu-dyn
Relative periodic orbits in spatially extended Kolmogorov turbulence: from global to localized recurrence
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Xingjian College, Tsinghua University（清华大学行健学院）
本研究利用分布式降阶模型（分块自编码器与神经ODE）在扩展Kolmogorov湍流中搜索相对周期轨道，成功收敛14个RPOs，并发现局域化复现解，展示了学习方法在精确相干态搜索中的有效性。
2026-09-25 physics.flu-dyn
Experimental study of three-dimensional turbulence under a free surface
该研究搭建基于RASJA激励的原创实验装置，生成可调强度的近无平均流湍流，探究自由表面对三维湍流的影响，验证了近表面湍流各向异性等特性，补充了不同湍流强度下的相关行为研究。
2024-12-18 physics.flu-dyn
Relaminarising pipe flow by wall movement
根据最近的观察，湍流管流可以relaminarised由一个相对简单的修改的平均速度分布，我们在这里进行定量的实验研究这种现象。我们的研究证实，一个平坦的速度分布导致湍流的崩溃，为了实现钝的轮廓形状，我们采用了一个移动的管段，这是简单而迅速地转移在流向方向。再层化阈值和最小移位长度和速度被确定为雷诺数的函数。虽然湍流在加速阶段后仍然活跃，但调制剖面具有通过瞬态增长测量的严重降低的提升潜力。如图所示，这导致波动的指数衰减，并且流动重新分层。虽然这种方法可以很容易地应用在低到中等流速，最小流向长度的加速度需要采取行动与雷诺数线性增加。
2018-07-27 physics.flu-dyn
Chaotic behavior of Eulerian MHD turbulence
在欧拉坐标系下，利用直接数值模拟方法研究了湍流导电流体的混沌特性。最大李雅普诺夫指数测量模拟与不同的雷诺数和磁普朗特数。我们扩展的Ruelle理论的流体动力学湍流磁流体动力学湍流作为一个工作假设，并找到广泛的协议与结果。在其他模拟中，我们引入了磁螺旋度，这些模拟显示出减少的混乱，预计将被消除在最大螺旋度。我们还发现，两个最初接近的字段之间的差异线性增长的后期，这也是最近发现的流体力学。这种线性增长率被认为是依赖于相关领域的耗散率。我们讨论了这种线性增长对可预测性的重要影响。我们推断系统中的混沌完全由速度场主导，并将这项工作与太阳天气和受限等离子体等实际磁系统联系起来。
2019-04-08 astro-ph.CO nlin.CD physics.flu-dyn
Large-scale clustering of inertial particles in a rotating, stratified and inhomogeneous turbulence
研究旋转湍流中惰性粒子的大尺度聚类现象，揭示其在不同相互作用模式下的分布特征及形成时间尺度。
2025-06-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Numerical dissipation and the bottleneck effect in simulations of compressible isotropic turbulence
采用分段抛物方法（PPM）模拟了马赫数为$\sim 0.1... 1$的强迫各向同性湍流。状态方程由电子简并流体的费米压力决定。在这些模拟中的耗散是纯数值的起源。对于无量纲的平均耗散率，我们发现的值与已知的结果，主要是不可压缩的湍流模拟。对应于数值耗散率的Smagorinsky长度的计算支持PPM提供隐式亚网格尺度模型的概念。在各种流动实现的湍流能谱中，我们发现了所谓的瓶颈现象，即，最大耗散波数附近的谱函数的平坦化。补偿谱函数中的瓶颈峰的形状与高粘度湍流模拟中发现的形状相当。虽然瓶颈效应大大减少了近惯性长度尺度的范围，我们能够估计柯尔莫哥洛夫常数的值。对于能量注入和耗散平衡的定常湍流，似乎$C\approx 1.7$。然而，一个较小的值被发现在跨音速湍流的情况下，在驱动力中的压缩分量的一个大部分。此外，我们还讨论了与耗散有关的长度尺度，特别是一个有效的数值长度尺度$Δ_{\mathrm{eff}}$，它可以被看作是与PPM相关联的隐式滤波器的特征平滑长度。
2005-03-15 astro-ph physics.flu-dyn
Magnetic helicity fluxes in dynamos from rotating inhomogeneous turbulence
本文通过直接数值模拟研究了旋转非均匀湍流中的大规模发电机，发现剪切引起的半球小尺度磁螺旋度流能缓解灾难性发电机淬灭，使平均磁场独立于磁雷诺数。
2025-05-01 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
Elasticity of fibres prefers the chaos of turbulence
本文研究惯性弹性纤维在湍流中的优先采样行为，揭示惯性与弹性的竞争效应及其在大参数下的反转，并通过李雅普诺夫指数量化采样区域的混沌特性。
2024-06-10 nlin.CD physics.flu-dyn
Statistical Lyapunov theory based on bifurcation analysis of energy cascade in isotropic homogeneous turbulence: a physical -- mathematical review
本文对作者提出的一种新的湍流理论进行了综述，并对一些相关问题提出了新的理论见解。新的理论程序和方法确认和证实了以前的结果。这些文章研究了不可压缩流体的均匀各向同性湍流的制度，并提出了基于特定的李雅普诺夫理论的理论方法，用于确定冯卡门-豪沃思和Corrsin方程的封闭性，以及速度和温度差的统计。此外，新的理论问题在这里提出，其中我们可以提到以下问题。沿流体粒子轨迹计算的速度梯度的分叉率，被证明是远远大于相应的最大李雅普诺夫指数。在此基础上，给出了能量级联现象的解释，并证明了速度梯度的有限时间李雅普诺夫指数的统计特性可用正态分布函数表示。其次，分析了所提出的闭包所产生的自相似性，并对封闭的vonKármán-Howarth方程进行了适当的分支分析。后者调查的路线，从发达国家的湍流向非-混沌制度，导致估计的临界泰勒尺度雷诺数。基于扩展分布函数和纳维-斯托克斯方程，提出了一种适当的统计分解，从而得到速度和温度差的统计。
2019-06-07 physics.ao-ph physics.flu-dyn
