Multi-range fractional model for convective atmospheric surface-layer turbulence
提出多范围分数（MRF）模型捕捉受多种效应影响的多自相似范围湍流谱，利用青土湖高雷诺数观测数据验证，更新了多点Monin-Obukhov理论量化，并提出了流向速度方差垂直依赖关系新表达式，为湍流数据分析与合成生成提供新方法。
2024-12-24 physics.flu-dyn
The Critical Richardson Number and Limits of Applicability of Local Similarity Theory in the Stable Boundary Layer
本文利用北冰洋表面热收支试验（SHEBA）期间在北极浮冰上进行的大气湍流测量，确定了Monin-Obukhov相似理论（在局部标度公式中）在稳定的大气边界层中的适用范围。通过对风速和气温脉动的谱分析表明，当梯度理查森数Ri和通量理查森数Rf都超过约0.20 - 0.25的“临界值”时，与Richardson-Kolmogorov叶栅有关的惯性子区消失，垂直湍流通量变小。一些小尺度湍流甚至在这种超临界状态下仍然存在，但这是非柯尔莫哥洛夫湍流，并且随着稳定性的进一步增加而迅速衰减。相似性理论是基于湍流通量的频谱的高频部分，与含能/通量携带涡。随着Richardson-Kolmogorov能量级联的减弱，该高频带的谱密度减小;因此，局部Monin-Obukhov相似理论在稳定条件下的适用性受到不等式Ri < Ri_cr和Rf < Rf_cr的限制。然而，发现Rf_cr = 0.20 - 0.25是适用性的主要阈值。应用这一先决条件表明，数据遵循经典的Monin-Obukhov本地无z预测后，不相关的情况下（湍流没有Richardson-Kolmogorov级联）已被过滤掉。
2012-10-01 physics.ao-ph 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
Puff turbulence in the limit of strong buoyancy
我们提供了一个数值验证最近提出的唯象理论来表征的空间-时间的统计特性的湍流喷烟，无论是在散装的属性，如平均速度，温度和大小，和标度律的速度和温度的差异，在粘性和惯性范围内的尺度。特别是，除了更经典的剪切为主的喷流湍流，我们的主要重点是最近发现的新制度，湍流波动占主导地位的浮力。该理论基于绝热性假设，假设小尺度湍流波动迅速松弛到较慢的大尺度动力学，导致经典Kolmogorov和Kolmogorov-Obukhov-Corrsin理论的推广，用于湍流烟团托管标量场。我们验证了我们的理论，通过大量的直接数值模拟找到很好的协议。
2021-07-28 physics.flu-dyn
Scaling of maximum probability density functions of velocity and temperature increments in turbulent systems
在本文中，我们提出了一种新的方法来估计的自相似过程的标度参数，考虑的最大概率密度函数（pdf）的增量。我们证明了这一点的$H$ -自相似过程中的一般和实验研究它的湍流速度和温度增量。我们考虑湍流速度数据库从实验均匀和近各向同性的湍流通道流，和温度数据集附近的瑞利-贝纳德对流单体的侧壁，其中的湍流是由浮力驱动。对于原数据库，发现增量pdf的最大值$p_{\max}(τ)$符合对数正态分布。我们还得到了一个标度指数$α\simeq 0.37$，这是一致的标度指数的一阶结构函数在其他研究中报道。对于后者，我们得到了标度指数$α_θ\simeq0.33$。该指数值与被动标量湍流的Kolmogorov-Obukhov-Corrsin标度一致，但与一阶结构函数的标度指数$ζ_θ(1)\simeq 0.19$不同，后者有利于Bolgiano-Obukhov标度。对这些结果也给出了一个可能的解释。
2014-01-17 physics.data-an physics.flu-dyn
Non-equilibrium statistical mechanics of turbulence
流体动力学湍流的宏观研究在抽象的层次上等同于对适当的机械系统的热流的微观研究。湍流波动（湍流度）则对应于热波动，这允许估计与耗散波动和速度波动的时刻相关联的指数τ_p和zeta_p。这一办法是在早先的一份说明中提出的，在此将更加谨慎地加以采用。特别是，我们推导出在有限雷诺数的耗散和速度波动的概率分布，后者允许解释的数值实验。具体地说，如果p（z）dz是径向速度梯度的概率分布，我们可以解释为什么当雷诺数增加时，log p（z）从凹曲线变成线性曲线，然后变成凸曲线。我们表明，中心极限定理适用于耗散和速度分布函数，使逻辑关系与对数正态理论的Kolmogorov和Obukhov的建立。然而，我们发现，对数正态分布函数的行为失败的大值的参数，使对数正态理论不能正确地预测指数τ_p和zeta_p。
2014-05-22 physics.flu-dyn
Finite Scale Lyapunov Analysis of Temperature Fluctuations in Homogeneous Isotropic Turbulence
通过对两流体粒子间相对运动的有限尺度李雅普诺夫分析，研究了不可压均匀各向同性湍流中的温度脉动。分析提供了一个解释的机制的热能级联，导致关闭的Corrsin方程，并描述了统计的纵向温度导数通过李雅普诺夫理论的局部变形和热能方程。结果表明，在自相似条件下，温度谱具有$κ^n$标度律，其中$n \approx{-5/3}$、${-1}$和${-17/3} ÷-11/3$与流态有关.这些结果与Obukhov-Corrsin和Batchelor的理论论点以及文献中的数值模拟和实验结果一致。纵向温度导数的PDF被发现是一个非高斯分布函数与零偏，其不稳定性的泰勒尺度Péclet数上升。这项研究也适用于任何被动标量表现出扩散。
2014-03-19 physics.class-ph physics.flu-dyn
Mean flow scaling in stably stratified temporally developing turbulent boundary layers
UCLouvain（法语鲁汶大学）
本研究利用时间发展湍流边界层框架，验证了稳定分层下Monin-Obukhov相似性理论在更广范围内的适用性，并提出经验修正以准确预测壁面摩擦系数。
2026-09-22 physics.flu-dyn
Finite-time localized singularities as a mechanism for turbulent dissipation
基于自聚焦非线性薛定谔方程，我们给出了一个奇异性介导湍流的情形，充分光滑的初始状态导致有限时间内的爆破。在这里，通过增加耗散，这些奇异性是正规化的，并列入一个外部强迫的结果在一个混乱的波动状态。强事件在空间和时间上随机出现，使得耗散率具有很大的波动性。该模型表明：i）耗散只发生在奇点附近，ii）这种强烈的事件在空间和时间上是随机的，iii）平均耗散率随着粘度的变化几乎是恒定的，以及iv）观察到具有幂律依赖性的Obukhov-Kolmogorov谱以及使用结构函数相关性的间歇性行为，与流体湍流密切对应。
2019-10-12 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Mean velocity profile in stably stratified turbulent channel flow
TU Delft（代尔夫特理工大学）
本研究提出了一种基于摩擦雷诺数和摩擦里兹数的闭合关系，用于评估MOST理论在稳定层理湍流通道流中的适用性，并通过DNS验证了其在预测皮肤摩擦系数方面的有效性。
2025-12-19 physics.flu-dyn
Anomalous Dissipation in Passive Scalar Transport
本文研究了被动标量中流体动力学湍流的反常耗散。我们的主要结果产生了一个不可压缩的$C^\infty([0,T)\times \mathbb{T}^d)\cap L^1([0,T]; C^{1-}(\mathbb{T}^d))$速度场，明确表现出异常耗散。因此，该示例还示出了具有不可压缩的$L^1([0,T]; C^{1-}(\mathbb{T}^d))$漂移的输运方程的解的非唯一性，其除了在一个时间点处是平滑的。我们还提供了三个充分条件的反常耗散提供的解决方案的无粘方程成为奇异的控制方式。最后，我们讨论连接到Obukhov-Corrsin单分形理论的标量湍流以及其他潜在的应用。
2020-02-02 math.AP physics.flu-dyn
From deterministic to distributed chaos/turbulence in Rayleigh-Bénard convection: generalized Birkhoff-Saffman invariant
利用直接数值模拟的结果，研究了在广义Birkhoff-Saffman不变量控制下，Rayleigh-Bénard对流中随着Rayleigh数的增加（从$10^4$到$10^8$）从确定性到分布式混沌/湍流的转变.本文简要讨论了这种方法在旋转瑞利-贝纳德对流、稳定分层流以及大气和太阳光球观测中的应用。
2022-11-30 physics.flu-dyn
Generalized Reynolds Analogy for Compressible Wall Turbulence: Unified Velocity--Temperature Relations from Mean to Fluctuating Field
Institute of Applied Physics and Computational Mathematics（应用物理与计算数学研究所）；Center for Applied Physics and Technology, HEDPS, College of Engineering, Peking University（北京大学工程与应用能源学院应用物理与技术中心）；National Key Laboratory of Computational Physics（计算物理学国家重点实验室）
研究可压缩湍流边界层中速度与温度场的雷诺类比问题，通过瞬时相似关系同时封闭平均场和脉动场，得出封闭关系且无自由参数，并精确恢复RSRA，经DNS数据验证，将其从经验关系转变为普遍性原理的结果。
2026-07-28 physics.flu-dyn
A numerical investigation on active and passive scalars in isotropic compressible turbulence
本文研究了各向同性可压缩湍流中主动标量和被动标量的统计差异。在惯性范围内，动能和标量具有Kolmogorov谱，Kolmogorov常数和Obukhov-Corrsin常数分别为2.06和0.87。由二阶结构函数计算的局部标度指数对速度和主动标量存在平台，而对被动标量的局部标度指数先取最小值0.61，然后取最大值0.73。速度和被动标量的混合三阶结构函数满足4/3定律。在标度指数方面，速度与被动标量混合的标度指数介于速度与被动标量混合的标度指数之间，而速度与主动标量混合的标度指数则低于速度与主动标量混合的标度指数。在大振幅下，p.d.f.主动标量涨落的分布是超高斯分布，而被动标量涨落的分布是亚高斯分布。此外，两个标量增量的p.d.f.s分别是凹的和凸的形状，在小尺度下表现出很强的不连续性，并随着尺度的增加而接近高斯。主动标量具有“斜坡-悬崖”结构，而被动标量似乎是由稀疏和压缩。通过采用“粗粒化”的方法，我们研究标量级联。与被动标量不同，主动标量的级联主要取决于小尺度下的粘性耗散和大尺度下的压胀效应。由于稀疏区和压缩区的相互抵消，在小尺度激波附近压胀效应很大，但在空间平均后，压胀效应可以忽略不计。最后，在惯性范围内，标量的亚网格尺度通量的p.d.f.s可以坍缩到相同的分布，揭示了主动标量和被动标量统计的标度不变特征。
2015-05-11 physics.flu-dyn
Spectral scaling of unstably-stratified atmospheric flows: understanding the low frequency spread of Kaimal model
本研究针对不稳定层结大气速度与温度谱的低频展宽问题，基于14个不同地形的数据集，明确了湍流各向异性与稳定度对不同谱低频特性的主次作用，构建了仅需两类参数的谱描述模型，并探讨了相关机制。
2023-11-07 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Generalized Batchelor functions of isotropic turbulence
我们推广了Batchelor的参数化的自相关函数的各向同性湍流的形式，涉及产品的扩展与多个小尺度。与通常的Batchelor函数相比，这种方法获得的更丰富的小尺度结构是必要的，从而使相关的能谱在普适平衡范围内更好地逼近实际谱。我们建议，广义函数提供了一个近似的任意精度的各向同性湍流的实际频谱在普遍的平衡范围。精确度取决于可确定的高阶矩的数量，并反映在所涉及的小尺度的数量上。的广义函数的能量谱推导，并为两个小尺度的情况下进行了比较，从高分辨率的直接数值模拟的数据。我们表明，补偿谱（说明瓶颈效应）和耗散谱封装良好，按照我们的建议。
2015-01-11 physics.flu-dyn
Generalized statistical mechanics and fully developed turbulence
充分发展的流体动力学湍流的统计特性可以用非广延统计力学的方法成功地描述。预测的概率密度和标度指数与各种湍流实验中测得的结果完全一致。作为动力学基础的非广泛的行为，我们考虑非线性朗之万方程的波动摩擦力，Tsallis统计可以严格证明。
2001-10-03 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
A multiscale and multicriteria Generative Adversarial Network to synthesize 1-dimensional turbulent fields
IMT Atlantique（法国大西洋高等矿业电信学院）；Inria（法国国家信息与自动化研究所）；Universidad de Buenos Aires（布宜诺斯艾利斯大学）
该研究提出一种多尺度多准则GAN模型，以湍流统计理论为基础，结合物理准则与GAN准则，采用全卷积多尺度架构，利用Modane风洞湍流数据训练，可生成符合真实湍流统计特性的一维随机场。
2024-05-15 cs.LG eess.SP physics.flu-dyn
Generalized description of intermittency in turbulence via stochastic methods
我们提出了一个广义的图片的湍流，是基于随机过程的理论。为此，我们依赖于R.~的实验和数值验证的发现。Friedrich和J.~ Peinke [Phys. Rev. Lett. 78，863（1997）]，允许解释的湍流能量级联作为一个马尔可夫过程的速度增量的规模。它明确表明，所有已知的湍流现象模型可以再现的Kramers-Moyal扩展的速度增量概率密度函数，是与马尔可夫过程。我们比较了不同的Kramers-Moyal系数的每一种现象，并推导出一个准确的描述的不连续性应考虑到无限数量的系数。这是证明在更详细的情况下，伯格斯湍流，表现出最强的湍流效应。此外，通过对广义Burgers方程的直接数值模拟，研究了非局域性对Kramers-Moyal系数的影响。根据非线性和非定域性之间的平衡，我们遇到不同的不稳定性行为，范围从自相似性（纯粹的非局部情况）到间歇性行为（中间情况，同意Yakhot的平均场论[物理评论E 63 026307（2001）]）到类似冲击的行为（纯粹的非线性Burgers情况）。
2020-08-15 physics.flu-dyn
Kolmogorov and Kelvin wave cascades in a generalized model for quantum turbulence
我们利用广义Gross-Pitaevskii方程对衰减的量子湍流进行了数值模拟，该方程包含了超平均场修正和非局域相互作用势。选择的非局部电位，以模仿他II通过引入一个Roton最小的激发光谱。我们观察到，在大尺度上的统计行为的流动是独立的相互作用的潜力，但在尺度小于涡间距离的开尔文波级联增强的广义模型。在此范围内，不可压动能谱不仅与波数成比例，而且与能量通量和涡间距离成比例，均符合Kelvin波叶栅弱波湍流预报。
2020-10-19 cond-mat.other physics.flu-dyn
Generalized Scaling of the Turbulence Structure in Wall-Bounded Flows
该研究揭示了壁面约束流动中雷诺应力梯度空间的普适标度，并扩展至可压缩流动，同时发现了平均速度剖面的积分标度。
2024-07-17 physics.flu-dyn
A generalized nonlinear Schrödinger equation as model for turbulence, collapse, and inverse cascade
利用一个具有复系数群色散和非线性项的二维广义立方非线性薛定谔方程，研究了有限振幅局域初始扰动的演化.结果发现，后者的调制可以导致边带的形成，波凝聚，崩溃，湍流，和逆级联，虽然不是所有在一起，也不是在该顺序。
2011-04-16 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Generalized Additive Entropies in Fully Developed Turbulence
我们探讨了[A.N.]中提出的Boltzmann-Gibbs-Shannon熵的加法推广的可能应用。Gorban，I. V. Karlin，Phys. Rev. E，67：016104（2003）]到完全发展的湍流。预测的概率分布函数进行了比较，从Tsallis的熵和实验数据。隐藏的子系统的存在的后果进行了说明。
2003-05-28 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
From Burgers to Navier-Stokes turbulence
结果表明，充分发展湍流的Kolmogorov定律的起源是由激波分离的成对点的联合随机动力学的结果。将一维情况下所得结果推广到三维湍流。提出了一种新的三维湍流关联函数的确定方法。
2015-12-21 physics.flu-dyn
Generalized deconvolution procedure for structural modeling of turbulence
近似反褶积形成了湍流结构建模的数学框架。子过滤器尺度流量通常通过使用Van Cittert迭代程序来恢复。本文通过引入Krylov空间迭代方法，提出了一种适用于湍流子滤波尺度恢复的迭代反褶积方法。通过系统的先验分析，解决Kraichnan和Kolmogorov均匀各向同性湍流问题的二维和三维域，分别证明了他们的精度和效率。我们的数值评估表明，共轭梯度为基础的迭代技术导致显着改善性能的Van Cittert程序，并提供了很大的承诺近似反卷积湍流模型。事实上，我们的能谱分析表明，一个相当长的惯性范围可以恢复使用建议的程序配备BiCGSTAB迭代计划。通过捕捉湍流量的概率密度函数的尾部也证实了这种趋势。
2017-07-28 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
A generalized k-epsilon model for turbulence modulation in fluid-particle flows
大量的文献资料表明，直径大于湍流积分长度尺度10%的颗粒（$D/l >0.1$）倾向于将载流流体的湍流动能增加到高于单相值，本文提出了一个修正的$k-ε$型唯象模型，该模型具有小颗粒无湍流调制的正确渐近极限，颗粒，并增加较大直径的固体。颗粒动力学理论用于推导由于阻力和附加质量力两者而在颗粒和流体之间交换的功，以适应任何颗粒/流体密度比，包括气泡、液滴和重固体。对于较大的颗粒，我们设计了一个新的模型，涡脱落引起的颗粒之间的滑移和湍流，由于颗粒的惯性。通过渐近分析，得到了湍流调制的简单近似公式。固体颗粒的总体效果是，大直径固体的增强是由于旋涡脱落，而小直径的湍流抑制主要是由于湍流阻力和额外的流体耗散。在$D/l = 0.1$周围从抑制到增强的转变对于大范围的粒子雷诺数和斯托克斯数是一个鲁棒的特征，但是我们不能证明这是一个理论基础上的一般关系。实际上，对于较大直径，气泡和液滴可能根本不显示湍流增强，这是由于防止破碎所需的中等湍流水平，并且颗粒和流体之间的速度差可能因此太低而不能发生涡旋脱落。在该模型的基础上，我们发现，在垂直气流中的固体的一些数据显示非常大的湍流增强，只能是由于重力沉降。
2022-11-08 physics.flu-dyn
The dynamics of unforced turbulence at high Reynolds number for Taylor-Green vortices generalized to MHD
我们研究了衰减磁流体动力学（MHD）湍流，该湍流源于最近推广到MHD的泰勒-格林（TG）流的演化，具有相等的粘度和磁阻率，等效网格分辨率高达2048^3点。一个伪频谱代码中使用的对称性的速度和磁场已实施，允许在一个给定的雷诺数的计算机时间和内存的使用相当大的节省。流动是非螺旋的，在初始时刻，动能和磁能被认为是相等的，并集中在大尺度上。在512^3点网格上验证了该方法的有效性后，我们分析了泰勒雷诺数为~2200的大网格上的数据。我们发现，在MHD的全球时间演化加速，相比相应的中性流体的情况下。我们还观察到一个时间间隔时，这样的配置有准恒定的总耗散，在此期间的统计特性确定后，平均两个翻转时间的顺序。得到了弱湍流谱，并给出了各向异性谱。最后，我们对比了小尺度涡的发展与其他两个初始条件的磁场，并简要讨论了结构的发展，并显示了一个复杂的阵列的电流和涡度片清晰的卷起和折叠。
2009-06-07 physics.flu-dyn
Chiral Exact Relations for Helicities in Hall Magnetohydrodynamic Turbulence
除了总能量外，三维不可压缩霍尔磁流体力学（MHD）还具有两个无粘不变量：磁螺旋度和广义螺旋度。新的精确关系推导出均匀（非各向同性）固定霍尔MHD湍流（也为它的惯性电子MHD限制）与非零螺旋和大雷诺数的渐近极限。普适定律只以混合二阶结构函数的形式来表示，即两个不同增量的标量积。因此，它提供了相应的不变通量的耗散率的直接测量。研究表明，广义螺旋度级联与左极化涨落密切相关，而磁螺旋度级联与右极化涨落密切相关。
2016-02-01 physics.flu-dyn
Transitions of turbulent superstructures in generalized Kolmogorov flow
自组织的大尺度流动结构出现在广泛的湍流中。然而，它们的出现，动力学以及与小尺度湍流的相互作用还没有得到很好的理解。在这里，我们研究这种自组织的湍流超结构在三维湍流Kolmogorov流与大规模的阻力。通过大量的模拟，我们发现它们的低维动力学特征之间的过渡几个稳定和亚稳定的大尺度结构的阻尼参数的函数。湍流超结构的主要耗散机制是小尺度湍流的产生，其局部结构强烈依赖于大尺度流动。我们的研究结果阐明了通用的出现和低维动力学的大规模流动结构充分发展的湍流，并揭示了强耦合的大规模和小规模的流动特征。
2021-06-01 physics.flu-dyn
Generalized Fractal Dimension for a Dissipative Multi-fractal Cascade Model for Fully Developed Turbulence
针对Meneveau-Sreenivasan多重分形级联模型在惯性区微小耗散下$D_q$奇异性问题，本文提出含耗散参数的广义分形维数拟设，并推广到双参数对称耗散情形。
2022-12-10 physics.flu-dyn
Effective degrees of nonlinearity in a family of generalized models of two-dimensional turbulence
本文研究了由一类模型方程控制的广义二维湍流的小尺度行为，其中活动标量$θ=(-Δ)^{α/2}ψ$被不可压流$\u=(-ψ_y,ψ_x)$平流输送。这个家族的动力学的特点是$θ$的材料守恒，其方差$<θ^2>$优先转移到高波数。随着这种转移进行到越来越小的规模，梯度$\nablaθ$无限增长。这种增长是由于拉伸项$(\nablaθ\cdot\nabla)\u$，它的"有效非线性度"在族中的每个成员之间是不同的。这种程度取决于平流$\u$和活动标量$θ$之间的关系，范围很广，从近似线性到高度超线性。当$\nabla\u$是一个不小于$θ$的尺度的量时，线性动力学被实现，因此它对$θ$方差的直接传递不敏感，而$θ$方差几乎是被动平流的。这种情况对应于$α\ge2$，其中$\nablaθ$的生长在时间上近似呈指数增长，并且是非加速的。对于$α<2$，由于$<θ^2>$的直接转移需要$\nabla\u$的生长，因此实现了超线性动力学，从而增强了$\nablaθ$的产生。这种超线性达到了$α=1$三维湍流的二次非线性，并超过了$α<1$。通常的涡度方程（$α=2$）是边界线，其中$\nabla\u$和$θ$具有相同的尺度，将小尺度动力学的线性和非线性区域分开。我们详细讨论这些制度，强调的地方直接转让。
2009-12-10 physics.flu-dyn
Generalized vortex-model for the inverse cascade of two-dimensional turbulence
本文将二维流体运动的Kirchhoff点涡模型推广到转子模型，转子模型通过转子簇的形成表现出逆叶栅。转子由两个具有相同符号环流的涡组成，它们通过过阻尼弹簧粘合在一起。该模型的动机是治疗的涡度方程表示的涡度场的叠加与椭圆高斯形状的可变宽度的涡，增加了一个合适的强制机制。转子模型的建立为从动力系统理论出发讨论逆叶栅中的能量输运问题开辟了新的途径。
2013-11-11 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Coupling large eddies and waves in turbulence: Case study of magnetic helicity at the ion inertial scale
在湍流中，对于中性或导电流体，大比例的尺度被激发，因为可能发生逆级联到大的全球尺度，以及直接级联到小的耗散尺度，如在大气和海洋中观察到的，或在太阳环境中。在这种情况下，使用直接数值模拟与强迫，我们分析了尺度动力学的存在下，磁场与广义欧姆定律，包括霍尔电流。在固定雷诺数下，离子惯性长度H_（？）H作为控制参数。磁和广义螺旋度-在理想情况下的不变量-随时间线性增长，从经典的论点预期。速度和磁场之间的互相关也增长，对于更强的霍尔电流，相对而言更是如此。我们发现，螺旋增长率随α_H呈指数变化，离子惯性尺度内的逆级联范围内居住。这些指数变化恢复现象使用简单的缩放参数。它们直接与广义螺旋度和磁螺旋度k^（-2）的波数幂律依赖性相关，在它们的反范围内。这说明并证实了在湍流动力学中大尺度和小尺度之间相互作用的重要作用。
2020-01-31 physics.flu-dyn
High-flexibility reconstruction of small-scale motions in wall turbulence using a generalized zero-shot learning
本研究提出EC-SRGAN超分辨率框架，结合SRGAN与下采样模块并引入连续性方程残差，通过零样本迁移高效、灵活地重建多倍率壁面湍流边界层小尺度运动。
2024-07-22 physics.flu-dyn
A generalized rate law for inhomogeneous system and turbulence-chemistry decoupling of reaction rate calculation in combustion
本文提出了一种不均匀系统的一般速率定律，通过空间积分方法计算燃烧反应速率，无需显式考虑湍流-化学耦合，实现了反应速率的准确计算。
2025-12-13 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Filtering, averaging and scale dependency in homogeneous variable density turbulence
我们调查从过滤和合奏或平均湍流流场的长度尺度的函数获得的统计之间的关系。滤波方法中的广义中心矩被表示为广义波动量$q'(ξ,x)=q(ξ)-\overline q(x)$的内积，该广义波动量表示场$q(ξ)$在任何点$ξ$相对于其在$x$的滤波值的波动。对于正定滤波器核，这些表达式提供了一个尺度解析框架，在任何长度尺度上都具有统计和可实现性条件。在小尺度限制下，尺度分辨统计量变为零。在大尺度极限中，尺度分辨统计量和可实现性条件与在平均描述中相同。使用均匀变密度湍流的直接数值模拟（DNS），我们诊断雷诺应力，$\mathcal{T}_{ij}$，分解动能，$k_r$，湍流质量通量速度，$a_i$，和密度特定的体积协方差，$b$，定义在尺度分辨框架。这些变量和它们的控制方程中的项分别在小尺度和大尺度极限下在零和它们的平均定义之间平滑地变化。在中等尺度下，控制方程表现出在平均极限下不活跃的项之间的相互作用。例如，在哈罗德平均极限下，$b$遵循由破坏项驱动的衰减过程;在中等长度尺度下，它是生产、再分配、破坏和运输之间的平衡，其中$b$随着密度谱的发展而增长，然后当混合变得足够强时衰减。这项工作支持的概念，一个广义的，长度规模的自适应模型，收敛到DNS在高分辨率，并在粗分辨率的平均统计。
2020-12-12 physics.flu-dyn
Generalized theory for numerical instability of the Gaussian-filtered Navier-Stokes equations as a model system for large eddy simulation of turbulence
本文对高斯滤波纳维-斯托克斯方程进行了理论分析，提出了一种广义的数值稳定性理论。利用子滤波尺度应力的精确展开级数或分部积分，将描述统计稳态下平均值和波动部分之间相互作用的项，从理论上改写为已知滤波量的封闭形式。该过程涉及具有时间无关系数的高阶导数。本文对封闭公式进行了详细的稳定性分析，以确定用有限差分法或其它方法求解滤波方程组时，滤波方程组是否数值稳定.结果表明，通过高斯滤波运算，导出的二阶和偶数阶高阶导数在一定的方向范围内总是数值不稳定的;因此，如果滤波器宽度不适当地大，则滤波后的纳维-斯托克斯方程在某些情况下可能是无条件不稳定的，即使在模拟子滤波器尺度应力项时没有误差。正如一个简单的例子所证明的，本讨论的本质可以适用于任何其他的平滑滤波器，也就是说，这样的数值不稳定性问题，可以出现时，因变量被平滑的过滤器。
2006-06-22 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Spectral and Intermittency Properties of Relativistic Turbulence
利用高分辨率数值模拟研究了长波长速度波动接近光速时可压缩流体中的各向同性湍流。光谱分析揭示了相对论运动的惯性子范围，具有广泛的5/3指数。提出了基于四速度的广义洛伦兹协变结构函数。这些结构函数扩展了She-Leveque模型的相对论性制度的不稳定性。
2013-01-03 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
A LES-Langevin model for turbulence
提出了一种新的湍流模型用于大涡模拟。湍流力在这里由湍流兰姆矢量表示，分为两部分。只包括子过滤字段的贡献是确定性建模通过一个经典的涡粘性。另一个贡献，包括过滤和子过滤尺度动态计算的广义（随机）朗之万方程的解决方案。该方程是使用应用于子滤波器尺度的快速失真理论（RDT）导出的。因此，一般的摩擦算子包括平流和拉伸的解决尺度。随机噪声是由能量级联的贡献和压力的贡献之和。因此，LES模型是由一个方程的解决规模，包括湍流力，和广义朗之万方程集成在一个两倍细网格。该模型通过比较DNS进行验证，并对各向同性均匀湍流的经典LES模型进行测试，涡粘性的基础上。我们表明，即使在这种情况下，没有墙壁存在，我们通过Langevin方程的结果包括后向散射在一个更好的描述的流动。
2006-02-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Non-equilibrium time-relaxation kinetic model for compressible turbulence modeling
首次提出了非平衡时间松弛动力学模型（NTRKM）用于不可分辨网格上的可压缩湍流模拟。在非平衡时间弛豫框架下，将NTRKM推广为修正的Bhatnagar-Gross-Krook模型。NTRKM基于一阶Chapman-Enskog展开式，与六变量宏观控制方程相联系。前五个控制方程对应于质量、动量和总能量的守恒定律，而第六个方程控制未解决的湍流动能Kutke的演化。NTRKM中的未知量，包括湍流弛豫时间和源项，通过基本梯度型假设和标准动力学模拟方法确定。因此，目前的不可分辨网格上的广义动力学模型为可压缩大涡模拟中的一方程亚网格尺度湍流动能Ksgs模型提供了一个深刻的介观理解。为了精确、鲁棒地求解NTRKM，在已有的求解纳维-斯托克斯方程的气体动力学格式的基础上，发展了一种非平衡气体动力学格式。在不可分辨网格上模拟了三维衰减可压缩各向同性湍流和时间可压缩平面混合层，以评价广义动力学模型和非平衡气体动力学格式。二阶统计量的关键湍流量的性能证实了NTRKM与广泛使用的涡粘性Smagorinsky模型（SM）和动态Smagorinsky模型（DSM）。在时间可压缩平面混合层中，与DNS解相比，NTRKM的性能更接近DSM，优于SM。该研究为不可分辨网格上可压缩湍流的数值模拟提供了一种可行的方法。
2021-12-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Turbulence, cascade and singularity in a generalization of the Constantin-Lax-Majda equation
本文数值研究了由Okamoto，Sakajo和Wunsch推广的Constantin-Lax-Majda-De Gregorio模型，它是一个具有无粘守恒定律的一维流体湍流模型。在存在粘性和两种大尺度强迫的情况下，我们采用标准的流体湍流分析工具，证明了非粘性不变量（不限于二次量）的湍流级联的发生，以及该模型湍流状态的性质与非粘性情况的奇异性有关。
2017-07-14 math-ph math.MP nlin.CD
The Kolmogorov turbulence theory in the light of six-dimensional Navier-Stokes' equation
本文用推广到6D物理加涡空间的Navier-Stokes方程重新考虑了Kolmogorov的经典湍流理论。强伪奇异性显示，揭示自己沿边界“脊”线分离的耗散和惯性子范围周围的起源的涡流空间。一个猜测是，这种奇异性是由两个偶极子的符号相反的公共轴上对齐。这是支持的观察，计算的通用功率谱重新发现柯尔莫哥洛夫的-5/3功率定律作为独立的维数的方法。
2003-03-12 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Reynolds number dependence of Lyapunov exponents of turbulence and fluid particles
Navier-Stokes方程产生了一组无限的广义李雅普诺夫指数，这些指数由不同的方法定义，这些方法测量指数发散的扰动解和未扰动解之间的距离。这一套被证明是类似的，但不同的，从广义李雅普诺夫指数，提供时刻的两个流体粒子之间的距离低于柯尔莫哥洛夫尺度。我们推导出严格的上界无量纲李雅普诺夫指数的流体粒子，表明指数的衰减与雷诺数$Re$与以前的研究。相反，矩指数的累积量级数项具有与$Re$的幂律增长。作为一个应用，我们证明了磁场的小波动的增长在理想的导电湍流是超间歇性的，是指数的时间和雷诺数。解决了用$Re$预测湍流的无量纲李雅普诺夫指数缓慢下降的理论与观测结果表现出相当快的增长之间存在的矛盾。我们证明了纳维-斯托克斯方程小扰动增长的逐点极限是非常合理的。
2021-04-06 astro-ph.GA cond-mat.stat-mech nlin.CD
Persistence in Active Turbulence
本研究利用广义流体力学模型探究了active turbulence中的持久性问题，发现相干涡旋内被动示踪粒子的持久时间遵循由活性强度决定的Weibull分布，而湍流背景下呈指数分布，并揭示了不同区域内驱动持久性的不同机制。
2023-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
