The structure of energy fluxes in wave turbulence
The structure of energy fluxes in wave turbulence
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波湍流中的能量通量结构
DOI：
10.1017/jfm.2022.995
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发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Lvov, Yuri V.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dematteis, Giovanni;Lvov, Yuri V.
我们计算的净能量每单位时间交换两套模式在一个通用的系统由三波动力学方程。我们的计算是基于三元共振相互作用的详细能量守恒性质。在各向同性系统的第一个应用程序中，我们重新推导出以前使用的公式的能量通量作为一个特定的情况下，相邻集。然后，我们利用新的形式主义，以表面毛细波的例子中的能量转移的局部性的水平进行量化。各向异性波系统的第二个应用程序扩展了目前可用的一套工具，以调查这些系统中的能量通量的大小和方向。我们说明了使用的形式主义，通过表征海洋内部波场的能量路径。我们提出的方法，不同于传统的方法，不限于平稳性，规模不变性和严格的局部性。此外，我们定义了一个数字，量化的尺度分离必要的两套模式具有可忽略不计的相互能量交换，在解释波湍流实验的潜在后果。本文提出的方法提供了一个通用的，简单的和系统的方法来研究波浪湍流中的能量通量。
We calculate the net energy per unit time exchanged between two sets of modes in a generic system governed by a three-wave kinetic equation. Our calculation is based on the property of detailed energy conservation of the triadic resonant interactions. In a first application to isotropic systems, we re-derive the previously used formula for the energy flux as a particular case for adjacent sets. We then exploit the new formalism to quantify the level of locality of the energy transfers in the example of surface capillary waves. A second application to anisotropic wave systems expands the currently available set of tools to investigate magnitude and direction of the energy fluxes in these systems. We illustrate the use of the formalism by characterizing the energy pathways in the oceanic internal wavefield. Our proposed approach, unlike traditional approaches, is not limited to stationarity, scale invariance and strict locality. In addition, we define a number that quantifies the scale separation necessary for two sets of modes to having negligible mutual energy exchange, with potential consequences in the interpretation of wave turbulence experiments. The methodology presented here provides a general, simple and systematic approach to energy fluxes in wave turbulence.
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