均匀湍流中跨尺度与跨空间能量传递动力学的时空涨落

我们研究平稳周期湍流中所有共存的能量交换/传递/输运过程的涨落，包括那些平均为零且不在平均级联理论中出现的过程。我们使用加速度的 Helmholtz 分解，这导致 Kármán-Howarth-Monin-Hill（KHMH）方程（逐尺度两点能量平衡）中所有项的分解，使其拆分为两个能量平衡，一个源于积分后的两点涡量方程，另一个源于积分后的两点压力方程。两点速度差动力学中的 Navier-Stokes 差分（NSD）方程里的各种两点加速度项与两点速度差具有相似的排列倾向，意味着 NSD 与 KHMH 方程具有相似特征。我们引入两点扫掠概念，并展示它如何与涨落的跨尺度能量传递相衔接：因为跨尺度传递率的螺线管部分在任何大于 Taylor 尺度的尺度上都不随湍流耗散涨落，而是随时间的导数项和螺线管部分跨空间输运率项之和涨落。压力涨落在跨尺度与跨空间湍流传递/输运动力学中起重要作用，因为跨尺度传递率的无旋部分等于跨空间传递率的无旋部分，并由两点涨落压力做功平衡。我们还研究了跨尺度传递的均匀/非均匀分解。后者的统计偏向前向级联事件，而前者的统计则不然。我们还给出了以强烈前向/后向跨尺度传递事件为条件的统计。