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混沌动力学

arXiv:chao-dyn/9505005 (chao-dyn)
[提交于 1995年5月10日 ]

标题: 多特征时间尺度系统中的可预测性:湍流情况

标题: Predictability in Systems with Many Characteristic Times: The Case of Turbulence

Authors:E. Aurell, G. Boffetta, A. Crisanti, G. Paladin, A. Vulpiani
摘要: 在混沌动力学系统中,一个无穷小扰动的指数放大率由最大李雅普诺夫指数$\lambda$的倒数决定。 在完全发展的湍流中,$\lambda$的增长与雷诺数的幂次相关。 这一结果似乎与经验性论据相矛盾,后者表明由于“物理”扰动的影响,可预测时间大致由大尺度结构的特征寿命决定,因此与雷诺数无关。 我们证明了这种现象存在于具有多个自由度的通用系统中,因为非无穷小扰动的增长是由许多不同特征时间的累积效应决定的,并且与最大李雅普诺夫指数无关。 我们的结果通过耦合映射链和湍流能量级串的壳模型进行了说明。
摘要: In chaotic dynamical systems, an infinitesimal perturbation is exponentially amplified at a time-rate given by the inverse of the maximum Lyapunov exponent $\lambda$. In fully developed turbulence, $\lambda$ grows as a power of the Reynolds number. This result could seem in contrast with phenomenological arguments suggesting that, as a consequence of `physical' perturbations, the predictability time is roughly given by the characteristic life-time of the large scale structures, and hence independent of the Reynolds number. We show that such a situation is present in generic systems with many degrees of freedom, since the growth of a non-infinitesimal perturbation is determined by cumulative effects of many different characteristic times and is unrelated to the maximum Lyapunov exponent. Our results are illustrated in a chain of coupled maps and in a shell model for the energy cascade in turbulence.
评论: 24页,10个Postscript图(包含在内),RevTeX 3.0,文件使用uufiles打包
主题: 混沌动力学 (nlin.CD) ; 凝聚态物理 (cond-mat)
引用方式: arXiv:chao-dyn/9505005
  (或者 arXiv:chao-dyn/9505005v1 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.chao-dyn/9505005
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: TNT 95-ShPre-V.9
相关 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.53.2337
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来自: Andrea Crisanti [查看电子邮件]
[v1] 星期三, 1995 年 5 月 10 日 10:44:22 UTC (32 KB)
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