量子流体中稳态湍流的区域

我们模拟了Gross-Pitaevskii方程，以模拟受长方体盒势限制并沿一个轴摇动驱动的量子流体中湍流的发展。我们观察了在广泛的驱动振幅范围内各向异性驱动下各向同性湍流的发展，并通过傅里叶谱、涡旋分布和空间相关性来表征这些状态。在弱驱动下，稳态波作用谱在波数 $k$ 上表现出 $k^{-3.5}$ 的标度；进一步分解发现，在可压缩动能和量子压力中均存在相同的幂律，而体超流体保持相位相干且无扩展涡旋。当驱动能量超过化学势时，体相中产生扩展涡旋，破坏了 $k^{-3.5}$ 的标度。随后，仅对于可压缩动能，谱转变为 $k^{-7/3}$ 区域，这与致密涡旋湍流相关，且相位相干性被限制在愈合长度内。强驱动区域与由小尺度涡旋湮灭驱动的可压缩能量逆级联一致。