物理学 > 流体动力学
[提交于 2023年6月30日
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标题: 扭结和非扭结流场的拉伸行为
标题: Stretching Behavior of Knotted and Unknotted Flow Fields
摘要: 涡旋拉伸是许多复杂流动的共同特征,包括湍流。孤立涡旋环的实验和模拟表明,这种行为也可以在相对简单的系统中观察到,并似乎依赖于涡旋拓扑结构。在这里,我们模拟了在环面上涡旋冻结流动场中物质线的输运。我们发现,打结配置会导致指数拉伸行为,这与由未打结组成的集合所观察到的行为定性不同。这种拉伸可以通过形成弯折来解释,即物质线中的尖锐弯曲,可用于预测拉伸率。通过计算流动场的有限时间李雅普诺夫指数来验证这种行为,这些指数表明指数拉伸是由涡旋线之间的弯折形成区域介导的。这项工作不仅建立了拓扑结构与拉伸行为之间的明确联系,还为打结流动中物质线的指数增长提供了一个直观的机制。
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