湍流的时空谱

在无序流中识别和提取涡旋结构与波动是湍流研究中的一项重大挑战。我们研究了在不同恢复力存在下湍流的时空行为。我们展示了如何计算和分析源自数值模拟和实验室实验数据的时空谱。考虑了四种情况：均匀各向同性湍流、旋转湍流、分层湍流和水波湍流。对于均匀各向同性湍流，该谱允许识别大尺度流的扫掠效应。对于旋转和分层湍流，该谱允许识别波动、精确量化波动和湍流涡旋中的能量，以及识别诸如 Doppler 频移和临界层中的波吸收等物理机制。最后，在水波湍流中，随着强迫幅度的增加，该谱展示了从重力毛细波到束缚波的转变。