湍流中强涡量的非局部放大

涡量与应变率的非线性与非局部耦合，是理解湍流中速度梯度自放大的主要障碍。利用高达 $12288^3$ 网格点的周期域中各向同性湍流的高分辨率直接数值模拟，以及 $140-1300$ 范围内的 Taylor 尺度雷诺数 $R_\lambda$，我们通过将应变率张量分解为经由半径为 $R$ 的球内涡量的 Biot-Savart 积分得到的局部与非局部贡献，来研究此非局部性。我们发现涡量主要由超出特征尺度大小的非局部应变所放大，该特征尺度随涡量大小呈简单幂律变化。底层动力学优先将涡量与最伸展的非局部应变本征向量对齐。剩余的局部应变将涡量与中间本征向量对齐，且对放大贡献不大；相反，它出人意料地衰减强涡量，导致观测到的幂律失效，并最终导致涡量放大的尺度不变性失效，这对主流间歇理论具有重要意义。