非线性维持平面库埃特流中湍流的机制

壁面有界剪切流中的湍流源于线性非正规性与非线性之间的协同相互作用：其中一组被配置为将能量从湍流态的外力强驱动分量转移到扰动分量的扰动发生非正规增长，从而维持扰动能量，而该能量转移扰动子集则由非线性予以补充。尽管学界公认维持湍流态既需要由线性非正规性介导的、从平均流强制分量出发的能量转移，也需要扰动间的非线性相互作用，但这些过程在维持湍流时相互作用的详细物理机制尚未确定。本文对 $R=600$ 下的库埃特流湍流进行了基于统计状态动力学的分析，并与 DNS 对比，表明库埃特流湍流中的扰动分量是由非正规性介导的参数化增长过程补充的，在此过程中脉动的流向平均流已被调节至边际 Lyapunov 稳定。进一步表明，由扰动-扰动非线性直接维持非正规增长扰动子空间的替代机制对维持湍流态没有贡献。本工作确认脉动的流向平均流与流向变化扰动之间的参数化相互作用是维持湍流态扰动分量的非线性相互作用机制，并将具有正能量学的相应 Lyapunov 向量认定为支撑湍流的扰动子空间结构。