近日，Journal of Fluid Mechanics（JFM）以“The conditional Lyapunov exponents and synchronisation of rotating turbulent flows”为题刊发了我校在湍流数据同化方向的最新研究成果。相关研究由我校船舶与海运学院海洋工程与技术系李健副教授团队与谢菲尔德大学合作者共同完成。Journal of Fluid Mechanics由英国剑桥大学George K. Batchelor创办，被公认为流体力学领域的顶级期刊。

旋转湍流广泛存在于自然界和工程领域中，如自然界的台风、气旋，工程领域中涡轮机、风力机等内部流场。在湍流的实践中，小尺度观测数据往往是不可直接测量获取的，初始条件中小尺度的不确定性在湍流发展过程中迅速放大，从而导致所有尺度流动结构预测失准。因此，提升湍流预测和重构的准确性是学术界和工业界的目标之一。本文发现Lyapunov向量能谱在临界耦合尺度（湍流重构所需的最少耦合尺度）附近存在峰值特征，这意味着若观测数据能包含自身对扰动最敏感的尺度，所有尺度的湍流结构均可预测成功，为湍流预测与重构的研究开创了一种新的视角。该成果得到了国家自然科学基金青年项目的资助。

图1.旋转湍流

图2.Lyapunov向量能谱分布

图3.Lyapunov向量能谱峰值对应的耦合尺度（虚线）与临界耦合尺度（实线）