流体混合中拉伸与压缩的精密测量
混沌动力学
2016-02-29 v1
摘要
杂质混入流动流体是许多科学领域中的重要过程，包括地球物理过程、化学反应器和微流控装置。在某些情况下，例如周期流，非线性动力学的概念为理解混合提供了深厚理论基础。遗憾的是，该理论的基石，即相关庞加莱映射的不动点和不变流形，一直无法直接通过实验研究，从而限制了可获得的洞见。利用在产生混沌混合的二维流体流中对示踪粒子轨迹的精密测量，我们直接测量了随时间变化的拉伸和压缩场。这些以往仅能数值获得的数量，在稳定流形和不稳定流形重合的线上达到局部极大值，从而揭示了控制混合的动力学结构。发现被动杂质场的等值线或水平集在每一时刻都平行于大压缩线（不稳定流形）。这种联系似乎在接近湍流起始时仍然保持。
引用
@article{arxiv.nlin/0109006,
title = {Precision Measurements of Stretching and Compression in Fluid Mixing},
author = {G. Voth and G. Haller and J. P. Gollub},
journal= {arXiv preprint arXiv:nlin/0109006},
year = {2016}
}
备注
5 pages, 5 figures