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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

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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

Consultas: 7

Citaciones: Sin citaciones


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.

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