侵彻对流中的经典标度研究

深入探究Enceladus地下海洋的热传输机制 学术背景 Enceladus(土卫二)是土星的一颗冰卫星,其南极区域的“虎纹”裂缝被认为是热辐射和水汽喷流的来源。这些热异常区域的存在表明,Enceladus的冰壳下可能存在活跃的 hydrothermal processes(水热活动)。然而,关于这些热异常的形成机制仍存在许多未解之谜。约60年前,地球科学家George Veronis提出了一个关于冷水海洋的模型,并提出了垂直热传输与Rayleigh数(Ra)之间的经典1/3标度关系。Rayleigh数是一个无量纲数,表示流体中浮力驱动对流的强度。本文通过深入研究Veronis模型中的 steady coherent rolls(稳态相干涡旋),首次验证了这一经典标度关系的存在,并探讨了其在...

利用生成扩散模型合成拉格朗日湍流

当前,对于湍流中被流体所携带微粒的统计和几何学性质的研究存在重大挑战。尽管过去30年来在理论、数值模拟和实验方面做出了卓越的努力,但目前仍然缺乏能够真实再现湍流微粒轨迹统计和拓扑特性的模型。本研究提出了一种基于最新扩散模型(diffusion model)的机器学习方法,可以生成三维高雷诺数湍流中单个微粒轨迹,从而绕过直接数值模拟或实验获取可靠拉格朗日数据的需求。 论文信息: 本文作者来自罗马大学等机构,发表于2024年4月的《自然机器智能》(Nature Machine Intelligence)期刊。 研究方法: (a) 研究流程 该研究首先利用直接数值模拟(DNS)生成三维纳维-斯托克斯方程组的高雷诺数湍流场,并追踪大量(327,680条)拉格朗日微粒轨迹,构建高质量的训练数据集。然后...