边界层过渡作为时空对称性破坏的序列
流体动力学
2026-04-22 v1 混沌动力学
计算物理
摘要
我们表明，规范 K 型过渡中出现的时空对称性破坏均源于有序的流体力学结构，而非随机波动。在皮肤阻力最大值之前，流动完全由对 Tollmien-Schlichting 波的周期性、横向对称的谐波响应所描述，形成空间上紧凑的一致结构，产生皮肤包。这种基本的谐波响应虽然在视觉上可能 resemble 湍流，但仍完全是周期性的，界定了确定性范畴的确切范围。随后出现的一个显著的范畴变化；一系列新的（准）周期和非周期的时空结构涌现，随后不久出现反对称结构，这些结构尽管没有反对称输入，却以类似方式发展，标志着无规则性和横向不对称性的开始。我们将这些结构识别为分解对称的谱和时空正交模，完整解析了从确定性到宽带动力学的整个过渡过程。关键洞见在于，层流-湍流过渡可被视为一系列对称性破坏事件的序列，每一事件都由驱动其能量主导的时空一致模所驱动，逐渐将最初的谐波流转化为宽带湍流。
引用
@article{arxiv.2510.27046,
title = {Boundary Layer Transition as Succession of Temporal and Spatial Symmetry Breaking},
author = {Cong Lin and Oliver T. Schmidt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.27046},
year = {2026}
}