不稳定性驱动的二维湍流中逆能量级联的自发抑制
流体动力学
2022-12-14 v2 大气与海洋物理
摘要
流体流动的不稳定性常产生湍流。利用大规模直接数值模拟，我们研究了由叠加于随机强迫上的波数局域化不稳定性所驱动的二维湍流，不同于先前关于状态无关强迫的研究。随着以参数衡量的不稳定性强迫贡献增大，系统经历两次转变。当低于第一阈值时，形成规则的大尺度涡凝聚体。高于此阈值后，屏蔽涡（SVs）在凝聚体内出现。在第二个更大的值处，凝聚体崩溃，自发涌现出弱相互作用且对称性破缺的涡气体，其特征为仅一种符号的涡占主导且逆能量级联受抑制。后一转变被证明依赖于阻尼机制。对称性破缺态中SVs的数密度通过随机成核过程缓慢增加。在凝聚体与混合SV-凝聚体态之间观察到双稳态。我们的发现为二维湍流现象对强迫的强烈依赖性提供了新证据。
引用
@article{arxiv.2206.12355,
title = {Spontaneous suppression of inverse energy cascade in instability-driven 2D turbulence},
author = {Adrian van Kan and Benjamin Favier and Keith Julien and Edgar Knobloch},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.12355},
year = {2022}
}