通过相互作用势形成湍流

在最近的工作中，我们提出了一个假设：气体中的湍流可能是由粒子通过势相互作用产生的——例如短程的原子间势和长程的静电势。在此，我们在一个仅通过势相互作用的双粒子简单模型中检验所提出的湍流形成机制。遵循动理学理论方法，我们推导了速度矩输运方程 hierarchy，并基于高雷诺数条件通过一种新颖的封闭方法对其截断。虽然玻尔兹曼方程速度矩 hierarchy 的标准封闭导致可压缩欧拉和纳维-斯托克斯方程组，但我们的封闭导出了仅关于速度的输运方程，其由势强迫驱动。从大尺度层流剪切流出发，我们对静电势、重力势、Thomas-Fermi 势、Lennard-Jones 势以及 Vlasov 型大尺度平均场势的数值求解了速度输运方程。在所有研究的情形中，动能的时均傅里叶谱都清晰地呈现出 Kolmogorov 的“五分之三”幂衰减率。