识别用于湍流修改的涡旋网络连接器

我们引入一种基于网络（图）理论的社区框架，以提取在二维与三维各向同性湍流中充当涡旋相互作用连接器的涡旋结构。本框架将涡旋相互作用表示于网络上，其中涡旋要素视为节点，涡旋相互作用视为由诱导速度加权的边。我们通过社区检测算法将紧密相互作用的涡旋要素识别为涡旋网络社区。我们表明社区间与社区内相互作用可用于分解网络节点演化的控制方程。这些基于社区的相互作用被用于识别其间具有最强与最弱相互作用的社区。这些涡旋社区分别被称为连接器社区与外围社区。我们展示了基于网络的结构对修改离散点涡集合动力学的影响。利用强社区间相互作用，连接器社区可通过施加多重脉冲扰动显著修改涡旋的集体动力学。我们随后将基于社区的框架应用于提取各向同性湍流中有影响的结构。从湍流中提取的连接器与外围社区分别类似于剪切层与涡核类结构。通过对直接数值模拟中的连接器施加脉冲扰动，分析了连接器结构对流场及其邻近涡旋结构的影响。将发现结果与扰动最强涡管与剪切层区域的情形进行比较。我们发现扰动连接器结构比其它情形更能增强局部湍流混合。