三维层流中的拉格朗日输运与混沌平流

流体流动中标量量的输运与混合在工业和自然界中无处不在。湍流通过其固有随机性促进高效输运与混合。层流缺乏此类自然混合机制，高效输运更具挑战性。然而，层流对许多问题至关重要，对其输运特性的洞察十分重要。层流输运，可以说，最好由拉格朗日流体运动（“平流”）以及流体轨迹的几何、拓扑与相干性来描述。高效层流输运等价于“混沌平流”是该方法的一个关键发现。拉格朗日框架使得层流的系统分析与设计成为可能。然而，科学对拉格朗日输运的洞察与技术应用之间的鸿沟巨大，主要出于两个原因。首先，许多研究关注二维（2D）流动，而真实世界是三维（3D）的。其次，拉格朗日输运通常针对理想化流动研究，而实际相关性需要对真实3D流动的研究。本综述旨在刺激3D拉格朗日输运相关知识的进一步发展、利用并传播至实践。为此，将3D实际流动归类为典型问题。首先，揭示拉格朗日输运的多样性并使其广泛相关性被认识。其次，使知识在学科内及学科间转移。第三，将实际流动与拉格朗日输运及混沌平流的基础调和。这或可成为将“拉格朗日思维”结构性整合入3D实际流动分析与设计的首个推动力。