无能量级串的湍流态
流体动力学
2016-10-03 v1
摘要
对湍流 He 和 He-B 的实验与数值模拟已经证实，在大于量子涡旋间平均距离的流体动力学长度尺度上，能谱服从与普通流体均匀各向同性湍流中所观察到的相同的 5/3 Kolmogorov 律。5/3 律的重要性在于它指出了从大涡到小涡的 Richardson 能量级串的存在。然而，也有证据表明存在不满足 Kolmogorov 标度的量子湍流态。这引出了重要问题：在这样的状态下，为何无法形成 Kolmogorov 谱；无能量级串的湍流的物理本质是什么；以及流体动力学模型能否解释湍流超流氦的异常行为。在本工作中，我们描述了阻止在热逆流中形成 Kolmogorov 标度的简单物理机制，并分析了在低温下通过注入涡环产生的量子湍流中涌现准经典态的必要条件。我们的模型论证了量子湍流的流体动力学描述的合理性，并阐明了涡旋动力学的一种出人意料的形态。
引用
@article{arxiv.1609.09705,
title = {Regimes of turbulence without an energy cascade},
author = {C. F. Barenghi and Y. A. Sergeev and A. W. Baggaley},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.09705},
year = {2016}
}
备注
10 pages, 3 figures