Dinámica Estadística y Modelado Subrejilla de la Turbulencia: De Isotrópico a Inhomogéneo
Autores: Frederiksen, Jorgen S.; Kitsios, Vassili; O"Kane, Terence J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Dinámica Estadística y Modelado Subrejilla de la Turbulencia: De Isotrópico a Inhomogéneo
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Turbulencia
Teoría de cierres
Dinámica estadística
Cierres inhomogéneos
Modelado subrejilla
Markoviano amortiguado por remolinos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La turbulencia es el problema más importante, ubicuo y difícil de la física clásica. Feynman la consideró esencialmente no resuelta, sin una base matemática rigurosa para describir la dinámica estadística de este movimiento de fluidos tan complejo. Sin embargo, el cambio de paradigma llegó en 1959, con la formulación del cierre de la aproximación de interacción directa euleriana (DIA) por Kraichnan. Se basó en la teoría de perturbaciones renormalizada, como la electrodinámica cuántica, y es una teoría de vértices desnudos que es manifiestamente realizable. Aquí, revisamos algunos de los logros emocionantes posteriores en la teoría de cierres y modelado subrejilla. También documentamos en detalle el progreso que se ha hecho en la extensión de la teoría de turbulencia dinámica estadística al mundo real de interacciones con flujos medios, ondas e inhomogeneidades como la topografía. Esto incluye cierres inhomogéneos numéricamente eficientes, como la aproximación de interacción directa cuasi-diagonal realizable (QDIA), e incluso cierres inhomogéneos markovianos (MICs) aún más eficientes. Los desarrollos recientes incluyen la formulación y prueba de un cierre anisotrópico markoviano atenuado por remolinos (EDMAC) que es realizable en interacciones con ondas transitorias pero es tan eficiente como el cierre markoviano cuasi-normal atenuado por remolinos (EDQNM). Además, se ha desarrollado un cierre similarmente eficiente, el cierre inhomogéneo markoviano atenuado por remolinos realizable (EDMIC). Además, presentamos modelos subrejilla que atienden las complejas interacciones que ocurren en flujos geofísicos. El progreso reciente incluye la determinación de conjuntos completos de términos subrejilla para simulaciones de grandes remolinos hábiles de flujos atmosféricos y oceánicos turbulentos inhomogéneos baroclínicos que interactúan con ondas de Rossby y topografía. El éxito de estos cierres inhomogéneos también ha llevado a más aplicaciones en asimilación de datos y predicción por conjuntos y generalización a campos cuánticos.
Descripción
La turbulencia es el problema más importante, ubicuo y difícil de la física clásica. Feynman la consideró esencialmente no resuelta, sin una base matemática rigurosa para describir la dinámica estadística de este movimiento de fluidos tan complejo. Sin embargo, el cambio de paradigma llegó en 1959, con la formulación del cierre de la aproximación de interacción directa euleriana (DIA) por Kraichnan. Se basó en la teoría de perturbaciones renormalizada, como la electrodinámica cuántica, y es una teoría de vértices desnudos que es manifiestamente realizable. Aquí, revisamos algunos de los logros emocionantes posteriores en la teoría de cierres y modelado subrejilla. También documentamos en detalle el progreso que se ha hecho en la extensión de la teoría de turbulencia dinámica estadística al mundo real de interacciones con flujos medios, ondas e inhomogeneidades como la topografía. Esto incluye cierres inhomogéneos numéricamente eficientes, como la aproximación de interacción directa cuasi-diagonal realizable (QDIA), e incluso cierres inhomogéneos markovianos (MICs) aún más eficientes. Los desarrollos recientes incluyen la formulación y prueba de un cierre anisotrópico markoviano atenuado por remolinos (EDMAC) que es realizable en interacciones con ondas transitorias pero es tan eficiente como el cierre markoviano cuasi-normal atenuado por remolinos (EDQNM). Además, se ha desarrollado un cierre similarmente eficiente, el cierre inhomogéneo markoviano atenuado por remolinos realizable (EDMIC). Además, presentamos modelos subrejilla que atienden las complejas interacciones que ocurren en flujos geofísicos. El progreso reciente incluye la determinación de conjuntos completos de términos subrejilla para simulaciones de grandes remolinos hábiles de flujos atmosféricos y oceánicos turbulentos inhomogéneos baroclínicos que interactúan con ondas de Rossby y topografía. El éxito de estos cierres inhomogéneos también ha llevado a más aplicaciones en asimilación de datos y predicción por conjuntos y generalización a campos cuánticos.