环面与球面上欧拉湍流的超黏性与统计平衡

Wanming Qi; J. B. Marston

doi:10.1088/1742-5468/2014/07/P07020

环面与球面上欧拉湍流的超黏性与统计平衡

流体动力学 2014-07-28 v3 统计力学大气与海洋物理

作者: Wanming Qi , J. B. Marston

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摘要

二维湍流中会出现诸如射流和涡旋等相干结构。为了深入了解二维欧拉流的数值模拟和平衡统计力学描述，我们在方形环面和球面上对添加了超黏性的欧拉方程进行了时间正向积分。将形成的相干结构与截断的Miller-Robert-Sommeria平衡层次进行了比较。能量-环量-涡度MRS-2描述产生了能量向最大尺度的完全凝聚，并且在无旋转的情况下正确预测了相干涡旋的数量和极性。四阶卡西米尔约束的微扰施加通过锐化核心并将部分能量转移到更小尺度模式，改善了与数值模拟的一致性。MRS-2无法解释旋转引起的定性变化，但守恒高于涡度的更高阶卡西米尔量的描述有可能做到这一点。该结果与一个有些矛盾的观察一致：超黏性有助于弥补数值模拟中三阶及以上卡西米尔量的非守恒。对于旋转球体，数值模拟还表明后期发现的相干结构依赖于初始条件，这限制了统计力学的实用性。

关键词

欧拉湍流超黏性统计平衡相干结构 MRS-2 卡西米尔不变量旋转球体

引用

@article{arxiv.1312.2553,
  title  = {Hyperviscosity and statistical equilibria of Euler turbulence on the torus and the sphere},
  author = {Wanming Qi and J. B. Marston},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1312.2553},
  year   = {2014}
}

备注

57 pages, 16 figures, 86 references. This version (v3) is accepted for publication in J. Stat. Phys. Th. Exp

环面与球面上欧拉湍流的超黏性与统计平衡

摘要

关键词

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