湍流中的逆级联及旋转流动情形

我们首先简要总结了二维湍流动力学的几个性质，重点讨论了能量向系统最大可及尺度的逆级联。为了研究三维湍流在强刚体旋转下的类似现象，我们测试了一个先前开发的大涡模拟（LES）模型，并与在$3072^3$网格点上进行的旋转湍流高分辨率直接数值模拟进行了对比。然后，我们利用该LES模型描述了旋转流中逆能量级联的新数值结果，并对比了二维与三维强迫的情况，以及非螺旋强迫（即速度和涡量之间整体弱对齐）与完全螺旋Beltrami情况（包括确定性和随机强迫）。逆能量级联的不同标度可归因于强迫的维度，通常在大尺度上慢模的能量谱为$k_{\perp}^{-3}$或$k_{\perp}^{-5/3}$，其中垂直方向指旋转方向。最后，我们利用所谓的ABC流，讨论了强各向异性确定性强迫情况下剪切的作用。