En un fluido compresible no relativista, los espectros de energía turbulenta se entienden bien y parecen seguir la hipótesis de Kolmogorov . También parecería que la turbulencia relativista también sigue la pendiente esperada de -5/3 en el rango de inercia de los espectros.
Sin embargo, un punto (de muchos) del que no estoy seguro es cómo se podría calcular un espectro de frecuencia o un espectro de número de onda en un flujo turbulento relativista. ¿Qué significa una frecuencia o un número de onda cuando el factor de Lorentz conduce a la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud?
¿Las frecuencias parecen más pequeñas (dilatadas en el tiempo) dependiendo de la velocidad de un remolino en particular? ¿Los números de onda parecen más grandes dependiendo de la velocidad? Parecería que si hay "remolinos" con velocidad y un número de onda y otros "remolinos" con velocidad dónde con un número de onda , es posible que con el factor de Lorentz pero sin ello.
Parece que no debe cambiar porque los estudios muestran que la turbulencia aún sigue al pendiente en el rango de inercia y si el factor de Lorentz conduce a cambios en la frecuencia o el número de onda, parece muy poco probable que la pendiente coincida con la turbulencia tradicional. Pero, por otro lado, las velocidades relativistas cambian tanto el tiempo como la duración, por lo que no sé cómo eso no influye en la frecuencia o el número de onda según la velocidad.
Si tuviera mi sonda de alambre caliente gigante en el espacio mientras pasaba una turbulencia de rejilla relativista, y mi sonda mide la velocidad cada 1 segundo, ¿qué estoy midiendo realmente en el fluido cuando el fluido tiene un "reloj" diferente? ¿Y cómo uso esa señal para calcular un espectro de frecuencia?
Una respuesta incompleta:
En el caso no relativista, a menudo se ven funciones de correlación que implican tres velocidades . En el caso relativista, las velocidades generalmente se reemplazan con más objetos covariantes de Lorentz, por ejemplo, el tensor de tensión . (Consulte, por ejemplo, este artículo de Westernacher-Schneider et al. ) Mientras que el tensor de tensión y las tres velocidades, por supuesto, se transforman bajo el grupo de Lorentz, las reglas de transformación para el tensor de tensión, dado que es un tensor, son un poco más agradables.
Pace tpg2114, francamente, siempre me ha decepcionado un poco la evidencia numérica que he visto para la ley de escala 5/3. La figura 3 (izquierda) en el documento que cité anteriormente, por ejemplo, parece un gran esfuerzo de un relativista numérico serio en el caso ideal y, sin embargo, sigue siendo ruidoso. La Figura 2 en este documento impresionante también supuestamente admite una escala de 5/3 pero ahora con una viscosidad no despreciable y, sin embargo, no es lo que yo llamaría una pistola humeante. Incluso había este papel.que estudia hidro ideal, incompresible, no relativista e involucró una enorme simulación en tarjetas gráficas y, sin embargo, produjo lo que pensé al final del día que era una trama decepcionante. Puede ser extremadamente diferente obtener suficiente separación de escalas en una simulación numérica para ver 5/3 durante más de una década en . Pero el teórico en mí se pregunta si tal vez también hay más en la historia. (Además, solo he dado ejemplos de 2+1 dimensiones arriba donde en realidad está sucediendo más: una cascada de entrofia. No estoy familiarizado con la historia numérica en 3+1 dimensiones).
De todos modos, entiendo que la forma en que generalmente se configuran estas simulaciones es bombear energía a una escala y bombearla a otra. En el caso de 2+1 dimensiones, uno bombea a pequeña escala debido a la cascada inversa y bombea a gran escala. En el caso de 3+1 dimensiones, supongo que uno bombea a gran escala y sale a pequeña escala. Una vez hecho esto, automáticamente hay un marco preferido: tener una caja, decidir cómo bombear energía hacia adentro y hacia afuera. Presumiblemente, se supone que uno debe calcular las funciones de correlación en ese marco. Luego, de estas funciones de correlación se puede extraer la escala 5/3.
Ahora bien, si todos los componentes de la función de dos puntos del tensor de tensión satisfacen la escala de 5/3, es posible que se vea la escala independiente del marco debido a la linealidad de la ley de transformación para el tensor de tensión bajo impulsos. No sé si alguien ha mirado esto en detalle. Sospecho que la historia es más complicada.
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