High-fidelity three-dimensional turbulent flow fields are essential for scientific and engineering analyses, yet obtaining them through direct numerical simulation or high-resolution measurements remains expensive. Super-resolution reconstruction from coarse-grained data therefore offers a promising alternative, but remains fundamentally challenging because fine-scale structures are intrinsically three-dimensional and dynamically coupled across scales. Existing data-driven approaches still struggle to recover multiscale volumetric structures and their coherent temporal evolution. To address these limitations, we propose a turbulence-aware framework for time-resolved three-dimensional flow reconstruction. The framework couples a multiscale neural operator, designed to recover volumetric structures, with a state space model to promote temporal consistency in the reconstructed dynamics. In addition, Navier-Stokes residuals are incorporated as soft constraints to regularize the reconstruction toward physically plausible dynamics. A mixture-of-experts mechanism is also introduced to support unsupervised adaptation to unknown coarse-graining. Across evaluations on canonical turbulent systems and atmospheric reanalysis data, the proposed framework reduces reconstruction errors relative to learning-based and classical baselines, while better preserving multiscale spatial structure and coherent temporal evolution. These results validate the effectiveness of the proposed framework in reconstructing high-fidelity three-dimensional flow fields from coarse-grained data.


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《工程》是中国工程院(CAE)于2015年推出的国际开放存取期刊。其目的是提供一个高水平的平台,传播和分享工程研发的前沿进展、当前主要研究成果和关键成果;报告工程科学的进展,讨论工程发展的热点、兴趣领域、挑战和前景,在工程中考虑人与环境的福祉和伦理道德,鼓励具有深远经济和社会意义的工程突破和创新,使之达到国际先进水平,成为新的生产力,从而改变世界,造福人类,创造新的未来。 期刊链接:https://www.sciencedirect.com/journal/engineering
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