物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年5月8日
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标题: 湍流 puff 的自复制:在混沌鞍点的边缘
标题: Self-Replication of Turbulent Puffs: On the edge between chaotic saddles
摘要: 管道流动是亚临界流的一个典型例子,过渡到湍流需要有限的扰动。 雷诺数($Re$)作为这一过渡的控制参数,在增加$Re$的过程中,从有序(层流)转变为混沌(湍流)相。 就在临界值$Re$之上,湍流可以无限持续,湍流通过称为脉冲的局域湍流结构的自我复制而扩散。 为了揭示这一过程背后的机制,我们考虑了一和二脉冲状态之间的转换,动态上是两个不同的混沌鞍点之间的转换。 我们使用直接数值模拟来探索这些鞍点之间的相空间边界,采用二分算法识别边界上的吸引态,称为边缘状态。 在$Re = 2200$处,我们还检查了两个鞍点之间的自发转换,展示了找到的边缘状态对脉冲自我复制的相关性。 我们的分析揭示,自我复制的过程遵循先前提出的分裂机制,找到的边缘状态作为其临界点。 此外,我们报告了较低$Re$值的结果,在此情况下,二分算法产生了不同类型的边缘状态。 由于在此$Re$下无法直接观察到分裂,自我复制机制仍然是一个未解之谜。 我们的分析表明未来研究如何解决这个问题,并为探究其他亚临界流中的湍流扩散机制铺平了道路。
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