Pair Correlation Function of Vorticity in a Coherent Vortex

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We study the correlations of vorticity fluctuations inside a coherent vortex resulting from the inverse energy cascade in two-dimensional turbulence. The presence of a coherent flow, which is a differential rotation, suppresses small-scale fluctuations of the flow, which are created by an external force, and lead to the fact that these fluctuations can be considered as non-interacting and, therefore, examined in a linear approximation. We calculate the pair correlation function of vorticity and demonstrate that it has a power-law behavior both in space and in time. The obtained results allow us to start a systematic study of the effects associated with the nonlinear interaction of fluctuations, which play an essential role on the periphery of a coherent vortex. Our results are also applicable to the statistics of a passive scalar in a strong shear flow.

About the authors

I. V Kolokolov

Landau Institute for Theoretical Physics, Russian Academy of Sciences; National Research University Higher School of Economics

Email: igor.kolokolov@gmail.com
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia; 101000, Moscow, Russia

V. V Lebedev

Landau Institute for Theoretical Physics, Russian Academy of Sciences; National Research University Higher School of Economics

Email: igor.kolokolov@gmail.com
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia; 190008, St. Petersburg, Russia

M. M Tumakova

Landau Institute for Theoretical Physics, Russian Academy of Sciences; National Research University Higher School of Economics

Author for correspondence.
Email: igor.kolokolov@gmail.com
142432, Chernogolovka, Moscow region, Russia; 101000, Moscow, Russia

References

  1. R. H. Kraichnan, Phys. Fluids 10, 1417 (1967).
  2. C. E. Leith, Phys. Fluids 11, 671 (1968).
  3. G. K. Batchelor, Phys. Fluids 12, 233 (1969).
  4. R. H. Kraichnan and D. Montgomery, Rep. Prog. Phys. 43, 547 (1980).
  5. G. Bo etta and R. E. Ecke, Annu. Rev. Fluid Mech. 44, 427 (2012).
  6. H. Xia, M. Shats, and G. Falkovich, Phys. Fluids 21, 125101 (2009).
  7. A. V. Orlov, M. Yu. Brazhnikov, and A. A. Levchenko, Pis'ma v ZhETF 107, 166 (2018)
  8. JETP Lett. 107, 157 (2018).
  9. L. M. Smith and V. Yakhot, J. Fluid Mech. 274, 115 (1994).
  10. M. Chertkov, C. Connaughton, I. Kolokolov, and V. Lebedev, Phys. Rev. Lett. 99(8), 084501 (2007).
  11. J. Laurie, G. Bo etta, G. Falkovich, I. Kolokolov, and V. Lebedev, Phys. Rev. Lett. 113(25), 254503 (2014).
  12. I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, Pis'ma v ZhETF 101, 181 (2015)
  13. JETP Lett. 101, 164 (2015).
  14. I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, Phys. Rev. E 93, 033104 (2016).
  15. I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, J. Fluid Mech. 809, R2 (2016).
  16. A. Frishman, J. Laurie, and G. Falkovich, Phys. Rev. Fluids 2, 032602 (2017).
  17. И. В. Колоколов, В. В. Лебедев, Письма в ЖЭТФ 106, 633 (2017)
  18. I. V. Kolokolov and V. V. Lebedev, JETP Lett. 106, 659 (2017).
  19. I. Kolokolov and V. Lebedev, Phys. Rev. E 102, 023108 (2020).
  20. A. N. Doludenko, S. V. Fortova, I. V. Kolokolov, and V. V. Lebedev, Ann. Phys. 447, 169072 (2022).
  21. M. Chertkov, I. Kolokolov, V. Lebedev, and K. Turitsyn, J. Fluid Mech. 531, 251 (2005).
  22. M. Souzy, I. Zaier, H. Lhuissier, T. Le Borgne, and B. Metzger, J. Fluid Mech. 838, R3 (2018).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».