湍流动力学模型中的极端统计与极端事件
流体动力学
2024-06-28 v2 混沌动力学
摘要
我们展示了一项关于湍流壳层模型间歇性质的研究，该研究拥有前所未有的统计量，约为 个涡旋周转时间，这得益于在大规模并行 GPU 集群上的实现。这使得我们能够量化速度涨落在惯性区内直至 24 阶矩的反常标度性质。通过对统计和系统不确定性的仔细评估，我们表明，文献中此前提出的用于预测惯性区反常幂律指数的现象学和理论模型均与我们的高精度数值测量结果不符。我们发现，在渐近高阶矩下，反常指数趋向于线性标度，这表明极端湍流事件由一个主导奇点支配。我们发现，由红外和紫外（粘性）截断引起的对标度的系统修正是低阶矩精度的主要限制因素，而高阶矩主要受限于有限的统计样本。本工作报告的前所未有的高保真数值结果为未来开发针对极端事件（高阶矩）或典型涨落（低阶矩）的动力学系统间歇性理论模型提供了理想的基准。对于后者，我们表明我们在确定惯性区标度指数方面达到了万分之一量级（第 5 位有效数字）的精度，这必须被视为非平衡流体力学系统和模型的记录。
引用
@article{arxiv.2402.02994,
title = {Extreme statistics and extreme events in dynamical models of turbulence},
author = {Xander M. de Wit and Giulio Ortali and Alessandro Corbetta and Alexei A. Mailybaev and Luca Biferale and Federico Toschi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.02994},
year = {2024}
}