螺旋度对大尺度和小尺度湍流涨落的作用

研究了螺旋度对湍流动力学的影响。旨在厘清螺旋度在固定惯性尺度范围内能量传递的方向、强度和涨落中的作用。我们引入一个外部参数 $\alpha$，控制正和负螺旋偏振傅里叶模态数量之间的不匹配。我们给出了从完全对称情况 $\alpha=0$ 到完全不对称情况 $\alpha=1$（此时仅存单一符号的螺旋模态）的纳维-斯托克斯方程的首组直接数值模拟。我们发现能量级联的方向对 $\alpha$ 有奇异依赖性，只要存在少数不同螺旋极性的模态，就测得正向通量。另一方面，小尺度涨落仅对模态减少的程度敏感，导致在 $\alpha \sim 0.1$ 时间歇性即消失，且与镜像对称破缺程度无关。我们的研究结果表明，间歇性是傅里叶空间中全局模态耦合的结果。