有限尺度量子流体动力学中涡度和黏性应力的涌现
马德隆方程提供了从单粒子到量子流体的量子系统流体动力学描述。在该表述中,概率密度被映射为流体密度,相位则被视为产生速度场的标量势。作为势流的示例,以此方式描述的量子流体本质上是无旋的,但在相位未定义的离散点处可能出现量子涡旋。本文从这种量子流体的无旋描述出发,通过粗粒化处理得到宏观描述,其中速度的作用由微观速度场的Favre平均替代,从而允许流体中任意点处存在有限涡量。研究表明,该涡量遵循与经典流体动力学中涡量方程相似的方程,并包含涡旋拉伸项。该粗粒化过程还在流体方程中引入了新型应力项,这些应力项在适当极限下类似于计算流体动力学中的人工粘性应力。
