박테리아 난류에서 관찰되는 카스케이드와 콜모고로프의 대수정규 스케일링

박테리아의 집단 운동에서 관찰되는 난류 유사 와류 구조에서 리차드슨 카스케이드가 중요한 역할을 한다. 이 연구에서는 실험 속도장 데이터를 사용하여 에너지 및 엔스트로피 카스케이드와 이와 관련된 대수정규 통계를 조사한다. 대규모에서 관찰되는 일관된 구조는 역에너지 카스케이드의 존재 때문이며, 이러한 능동적 운동은 유체 점성 스케일 아래에서 발생하므로 운동 에너지가 모든 스케일에서 소산된다. 전향 엔스트로피 카스케이드는 모든 스케일에서 주입되며 기존 실험 데이터에 포착되지 않은 다른 비선형 상호작용으로 나타날 수 있다. 또한 에너지 소산율과 엔스트로피 필드에 대한 대수정규 통계가 1962년 콜모고로프의 정제된 난류 이론에 따라 확인된다. 이들의 스케일링 지수는 3차원 유체역학 난류의 그것과 유사한 중간성 매개변수로 잘 설명된다. 에너지 소산율과 엔스트로피의 다중 프랙탈 측정의 공동 분석은 대수정규 통계로부터 타원 모델을 따른다. 이 결과는 이 능동 유체 시스템에서 역에너지 카스케이드와 속도 스케일링의 중간성 보정이 공존함을 확인한다. 유체 점성 스케일 아래의 역에너지 카스케이드 다이어그램이 관찰된 2차원 박테리아 난류를 설명하는 데 요약된다. 이 연구는 능동 유동 모델의 벤치마크 사례를 제공한다.