瞬态流体动力学扰动的新观测：频率跳变、中期项与斑图形成

剪切不可压缩流通常被视为非色散介质。因此，瞬态中的频率演化受到的关注远少于波能密度或增长因子。通过对平面槽流和尾流中的纵向、斜向和正交扰动进行大量长期瞬态模拟，我们观测到频率具有复杂的时程演化。这种复杂性主要与在瞬态后期出现的跳变有关。我们将这些跳变解释为早期瞬态与中期项开端之间的过渡，后者在初始条件细节的影响消失所需的时间足够长时显现。中期项导向渐近指数态，其持续时间比早期项长一个数量级，表明存在中间渐近性。由于中期项之后扰动衰减或爆发，中期可被视为扰动生命中最可能的状态。长结构瞬态可与亚临界转捩壁流中常见的斑图相关联。通过考虑窄波数范围内的一大批三维波，我们在有限时间窗口中将它们叠加，其中斜波和纵波相对于一个正交波随机延迟，该正交波被认为以其强烈的瞬态增长维持斑图形成。我们表明，以此方式可以恢复以纵向条纹为特征的斑图线性初始演化。我们还确定了槽流和尾流的渐近频率和相速波数谱。观测到的弱色散可在一定程度上解释斑图后缘和前缘的不同传播速度。