El Exponente de Lyapunov de Tamaño Finito y la Tasa de Crecimiento de Amplitud Finita
Autores: Meunier, Thomas; LaCasce, J. H.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
El Exponente de Lyapunov de Tamaño Finito y la Tasa de Crecimiento de Amplitud Finita
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Exponente de Lyapunov de tamaño finito
Experimentos lagrangianos
Estructuras coherentes lagrangianas
Flujos geofísicos
Turbulencia bidimensional
Tasa de crecimiento de amplitud finita
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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El exponente de Lyapunov de tamaño finito (FSLE) se ha utilizado extensamente desde finales de la década de 1990 para diagnosticar regímenes turbulentos a partir de experimentos lagrangianos y para detectar estructuras coherentes lagrangianas en flujos geofísicos y turbulencia bidimensional. Históricamente, el FSLE se definió en términos de su método computacional en lugar de a través de una formulación matemática, y el comportamiento del FSLE en los rangos inerciales turbulentos se basa principalmente en argumentos de escalado. Aquí, proponemos una definición exacta del FSLE basada en el promedio condicional de la tasa de crecimiento de amplitud finita (FAGR) de la separación de pares de partículas. Con esta nueva definición, mostramos que el FSLE es un proxy cercano del tiempo estructural inverso, un concepto introducido una década antes que el FSLE. También se discute la (in)dependencia del FSLE en las condiciones iniciales, así como los vínculos entre el FAGR y otras métricas lagrangianas relevantes, como el exponente de Lyapunov de tiempo finito y la función de estructura de velocidad de segundo orden.
Descripción
El exponente de Lyapunov de tamaño finito (FSLE) se ha utilizado extensamente desde finales de la década de 1990 para diagnosticar regímenes turbulentos a partir de experimentos lagrangianos y para detectar estructuras coherentes lagrangianas en flujos geofísicos y turbulencia bidimensional. Históricamente, el FSLE se definió en términos de su método computacional en lugar de a través de una formulación matemática, y el comportamiento del FSLE en los rangos inerciales turbulentos se basa principalmente en argumentos de escalado. Aquí, proponemos una definición exacta del FSLE basada en el promedio condicional de la tasa de crecimiento de amplitud finita (FAGR) de la separación de pares de partículas. Con esta nueva definición, mostramos que el FSLE es un proxy cercano del tiempo estructural inverso, un concepto introducido una década antes que el FSLE. También se discute la (in)dependencia del FSLE en las condiciones iniciales, así como los vínculos entre el FAGR y otras métricas lagrangianas relevantes, como el exponente de Lyapunov de tiempo finito y la función de estructura de velocidad de segundo orden.