近期，《J. Fluid Mech.》报道了北京大学陈十一研究团队杨越教授课题组在流体涡管纽结演化路径方面研究进展。

　　纽结结构存在于日常生活与物理、化学、生物等系统中，其数学定义为三维空间中的简单闭曲线。在流体力学中，旋涡纽结复杂的拓扑和几何形态赋予其演化中丰富的多尺度涡动力学现象，因此纽结涡管可作为湍流拟序结构的简化模型。在各类流动中，构造纽结并探索其演化规律，可为转捩与湍流中的能量级串等机理研究提供启示，并为流体力学的几何化研究提供应用基础。

　　该研究发现了纽结与链环涡管在不同环面半径比和卷绕数下的三条独立演化路径（图6）：融合、重联及转捩。其中小环面半径比的涡纽结或链环会融合为含局部拧转的平凡涡环，完成卷曲向拧转螺度的快速转化；在大环面半径比下则通过逐次重联退化为卷绕涡圈；而中等环面半径比涡纽结演化中会产生不完全重联，并在强烈涡相互作用下触发转捩。论文链接：DOI: 10.1017/jfm.2022.464。

图6：卷绕涡圈演化中发生流动转捩。