穿越电平揭示湍流时间序列中有组织的相干结构
流体动力学
2023-09-12 v1 数据分析、统计与概率
摘要
在湍流中，能量产生与高度组织的结构（即相干结构）相关。由于这些结构是三维的，在最常见仅考虑单点时间测量的情形下，其检测仍具挑战性。虽然先前基于时间序列的相干结构检测研究采用阈值法，但阈值是临时的且在不同研究间差异显著。为消除此主观偏倚，我们引入穿越电平(level-crossing)方法，并展示如何客观识别与相干结构相关的湍流时间序列特定特征，而无需事先指定任意阈值。通过使用两个壁面有界湍流时间序列数据集，我们经穿越电平分析成功提取了相干结构对湍流动力学的影响，从而开辟了实验湍流研究的替代途径。进一步利用该框架，我们确定了一个新的度量——以湍流信号峰与谷的统计不对称性为特征——来量化壁面湍流中的内外相互作用。此外，建立了极值统计与穿越电平分析间的联系，从而提供了研究其他动力系统中极端事件的额外可能。
引用
@article{arxiv.2309.04853,
title = {Level-crossings reveal organized coherent structures in a turbulent time series},
author = {Subharthi Chowdhuri and Tirtha Banerjee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.04853},
year = {2023}
}
备注
This manuscript has 9 figures and 3 supplementary figures