面向湍流流动的极端事件预测：基于量化局部简化模型
流体动力学
2025-11-07 v1
摘要
本工作发展了量化局部简化模型（ql-ROM）用于湍流最小流单元（MFU）的分析与解释，以捕捉间歇性耗散动力学与极端事件。ql-ROM 将数据驱动的流动状态空间聚类与局部定义的Proper正交分解（POD）基上的侵入式Galerk投影相结合。该构建使能够准确且稳定地表征非线性流动动力学，同时保持控制方程的结构。该模型基于 MFU 的直接数值仿真数据训练。部署时，ql-ROM 在长期积分中保持数值稳定，正确推断了动能与耗散在完整系统中观察到的统计行为。采用局部分模能预算公式，对每个吸引子区域内的能量传递与粘性耗散进行量化。分析揭示，耗散脉冲对应于从流行线和旅行波模式向高度耗散的旋流结构之间的局部能量传递，与近壁湍流的自我维持过程相符。除简化建模外，ql-ROM 框架为简化空间特征化及潜在极端事件预测提供了路径。ql-ROM 提供了一个可解释且计算高效的框架，用于湍流流动中极端事件的分析与预测。
引用
@article{arxiv.2511.04586,
title = {Towards extreme event prediction of turbulent flows with quantized local reduced-order models},
author = {Antonio Colanera and Luca Magri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04586},
year = {2025}
}