Controlling Flow Separation over a Curved Ramp Using Vortex Generator Microjets
将流体微射流引入边界层以增加流体动量并因此延迟分离是用于主动控制流动分离区域的方法。本文对斜坡后分离泡的控制进行了数值分析。为此，我们首先验证了数值结果的流量（无射流）对可靠的实验研究从文献中的斜坡。接下来，还验证了将微射流引入到流中的效果。然后将射流放置在斜坡上方三个不同的距离处，以研究其对各种参数的影响，包括速度、雷诺应力、压力、涡度、流线和分离气泡尺寸。当喷流进一步向后移动时，喷流诱导的上洗区域显著增大。最后，使用三个相同的射流的效果进行了研究，并与那些一个单一的射流进行了比较。结果表明，采用三喷嘴阵列可以缩小分离泡。使用d/D = 15的阵列可以横向地限制分离气泡，该分离气泡比z方向上的单个射流小约2.75倍。此外，在Lx/L1 = 0.0143和d/D = 10的情况下，射流的使用设法将分离区在x方向上的长度减小到78%。
2022-06-15 physics.flu-dyn
Path of a pair of deformable bubbles rising initially in line and close to a vertical wall
本研究数值模拟靠近垂直壁面、初始成直线上升的可变形气泡对，揭示 Ga 与 Bo 控制下的无旋/有旋竞争如何导致两种不同平面内的横向分离机制。
2025-01-11 physics.flu-dyn
Active flow control of a turbulent separation bubble through deep reinforcement learning
本文在 Reτ=180 下对比经典周期性强迫与深度强化学习对湍流分离泡的控制效果，DRL 实现 25.3% 的减小并保持零净质量通量，为迄今最高雷诺数 DRL 流动控制案例。
2024-04-03 physics.flu-dyn
Aero-thermal analysis of a laminar separation bubble subjected to varying free-stream turbulence: Large Eddy Simulation
本文利用大涡模拟研究自由流湍流对平板层流分离泡转捩与传热的影响，揭示不同湍流水平下K-H不稳定性与Klebanoff模态的转捩机制及其对热流的作用。
2023-04-13 physics.flu-dyn
Kinetic modelling of three-dimensional shock/laminar separation bubble instabilities in hypersonic flows over a double wedge
本文研究了由激波/边界层干扰（SBLI）引起的三维展向均匀层流分离泡（LSB）的线性整体不稳定性。在对应于自由流动单位雷诺数$Re_1=5.2\times 10^{4}$ m $^{-1}$的这些条件下，流动表现出稀疏效应，激波厚度与分离时附面层的大小相当。这反过来又需要使用高保真直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法来准确地解决非定常流特征。我们第一次表明，LSB维持自激，小振幅，3-D扰动，导致展向周期性的流动结构不仅在和下游的分离区域，如在众多的实验和数值模拟，而且在内部结构的分离和分离激波层。发现两个区域中结构的展向周期长度和生长速率相同。结果表明，线性整体不稳定性导致分离激波与分离激波相交形成的三相点的低频不稳定，对应的Strouhal数为$St\sim0.02$。展向均匀基流和主导的三维流动本征模的线性叠加提供了LSB和激波层中线性不稳定性之间强耦合的进一步证据。
2021-01-22 physics.flu-dyn
Hydrodynamic interaction between coaxially rising bubbles in elasto-visco-plastic materials: Bubbles with a wide range of relative sizes
研究弹性粘塑性材料中不同尺寸双气泡同轴上升的相互作用，发现靠近、分离和恒距三种模式，并构建了模式图谱。
2024-08-23 physics.flu-dyn
Physics-based distinction of nonequilibrium effects in near-wall modeling of turbulent separation bubble with and without sweep
本研究通过RD分解分析有/无sweep的湍流边界层分离的非平衡效应，明确空间增长项对近壁建模的关键作用，并用壁模LES验证了PDE壁面模型的预测优势。
2024-03-08 physics.flu-dyn
Bursting and reformation cycle of the laminar separation bubble over a NACA-0012 aerofoil: Characterisation of the flow-field
本研究检验了迎角对层流分离泡（LSB）特性、其相关的低频流动振荡（LFO）以及在$Re_c = 5\times 10^4$和$M_{\infty} = 0.4$上NACA-0012翼型周围流场的影响。在所研究的攻角范围内，流场统计表明存在三种不同的攻角区：1）对于攻角$α< 9.25^{\circ}$，层流振荡对流动和气动特性影响不大; 2）流场经历了一个过渡区，其中气泡破裂和重组循环，LFO，在$9.25^{\circ} \leq α\leq 9.6^{\circ}$迎角范围内，发展到分离流和附着流之间的准周期性转换; 3）对于攻角$α> 9.6^{\circ}$，流场和空气动力特性被准周期性的和自维持的LFO压倒，直到翼型接近完全失速的角度。后缘气泡（TEB）在$α> 9.25^{\circ}$处形成，并随着迎角的增大而增大。LSB和TEB合并并继续变形，直到它们在$α= 10.5^{\circ}$处形成开放气泡。在翼型吸力面上，压力分布表明，当流动附着时，LSB的存在引起了逐渐和连续的逆压梯度（APG）。当流体分离时，气泡的破裂导致逐渐且持续的有利压力梯度（FPG）。这表明，自然强制机制使流动保持附着在APG上，并且尽管FPG，流动也保持分离。目前的调查表明，大多数的观察报告在文献中的LSB及其相关的低频振荡既不是阈值，也不是指标开始的不稳定性，而是它的后果。
2018-07-12 physics.flu-dyn
Understanding the instability-wave selectivity of hypersonic compression ramp laminar flow
本研究结合多种稳定性分析方法，揭示了高超声速压缩拐角层流分离泡对不同频率、维度不稳定波的选择性放大与冻结机制，为高超声速分离流不稳定性早期演化研究提供了理论依据。
2025-03-24 physics.flu-dyn
Bubbles and Filaments: Stirring a Cahn-Hilliard Fluid
对流Cahn-Hilliard方程描述了两相流体中搅拌和分离的竞争过程。直觉表明，泡沫会在一定的尺度上形成，而之前对凯恩-希利亚德动力学的研究似乎表明存在一个占主导地位的长度尺度。然而，Cahn-Hilliard相分离机制包含一个超扩散项，我们表明，通过在足够大的振幅搅拌混合物，我们激发扩散和压倒偏析，以创建一个均匀的液体。在中等振幅下，我们看到气泡区域与高扩散细丝区域共存。因此，该问题具有两个主要的长度尺度，与气泡和细丝相关。为了简单起见，我们使用一个混沌流，模仿湍流搅拌在大普朗特数。我们比较我们的结果与可变流动性的情况下，其中气泡尺寸的增长是由界面，而不是散装效果为主，并找到定性相似的结果。
2006-09-29 physics.flu-dyn
Resolvent analysis of an airfoil laminar separation bubble at Re = 500,000
我们进行预解式分析，以检查层流分离泡（LSB）的扰动动力学，在弦基雷诺数为500，000和迎角为8度的NACA 0012翼型的前缘附近形成。随机奇异值分解被采用在本分析中，以减轻与高Re全球基流的计算成本。为了研究LSB上的局部物理，我们考虑使用指数折扣来限制允许不稳定性相对于基流发展的时间范围。通过折扣，频率上的增益分布准确地捕获从流动模拟获得的LSB上的频谱内容。峰值增益频率也同意以前的流动控制的结果抑制动态失速俯仰翼型。根据增益分布和模式结构，我们得出主要的能量放大机制是开尔文-亥姆霍兹不稳定性。除了贴现，我们还研究了空间窗口的使用强迫和响应。从响应窗口分析，我们发现，LSB服务的能量放大器的主要作用，与放大饱和的再附着点。输入窗口施加表面强迫的约束，结果表明，最佳的驱动器的位置是稍微上游的分离点。表面强迫模式还建议在表面切线方向上的最佳动量强迫，具有很强的单向性，这对于合成射流型致动器是理想的。这项研究证明了随机预解式分析在处理高雷诺数基流的强度，并呼吁注意基流不稳定性所需的护理。
2020-07-31 physics.flu-dyn
Parasitic hydrogen bubble evolution in vanadium redox flow batteries: A lattice Boltzmann study
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (IET-2), Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心埃尔朗根-纽伦堡亥姆霍兹可再生能源研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
本研究通过格子玻尔兹曼方法分析钒红色液体流电池负极处寄生氢气泡的生成机制，探讨气体产生与去除对电池性能的影响，为优化电池设计提供理论依据。
2025-11-24 physics.flu-dyn
A Computational Study of Bubble Formation from an Orifice Submerged in Liquid with Constant Gas Flow
本文通过OpenFOAM数值模拟研究了恒定气体流量下孔口气泡生成规律，揭示了气泡尺寸与流量、孔口尺寸、表面张力和接触角的关系，发现临界流量下的气泡配对现象、低流量下的线性规律以及临界接触角的变化趋势，并指出亚毫米孔口生成小气泡更具挑战性。
2025-06-18 physics.flu-dyn
Intermittency of a transitional airfoil flow with laminar separation bubble solved by the lattice-Boltzmann method
本研究用格子玻尔兹曼方法直接数值模拟NACA0012翼型过渡流动，揭示层流分离泡引起的间歇性涡脱落及噪声频谱调制，为叶片降噪提供新见解。
2024-11-07 physics.flu-dyn
Bursting and reformation cycle of the laminar separation bubble over a NACA-0012 aerofoil: The underlying mechanism
研究表明，层流分离泡（LSB）的准周期性自持破裂和再形成及其伴随的低频流动振荡（LFO）是由三个涡（两个同向旋转涡（TCV）和一个位于它们下方并与它们反向旋转的二次涡）组成的三元组引起的。TCV（UV）的上游涡流由穿过分离剪切层层流部分的湍流速度梯度驱动，并忠实地与其对齐。次级涡流充当辊支撑，促进TCV的旋转和定向。在所有研究的迎角下，包括在零迎角下，都观察到翼型周围流场的全局振荡。流动在逆压力梯度（APG）的附着相和尽管有利压力梯度（FPG）的分离相之间以具有一些扰动循环的周期性方式切换。当湍流的方向是顺时针时，它增加了边界层的动量，并帮助它保持附着在APG上，反之亦然。顺时针旋转时，沿分离剪切层的转捩位置向上游移动，导致提前转捩，反之亦然。对这种机械装置的最好描述是一种旋转装置。当旋转流顺时针旋转时，UV顺时针旋转并储存能量直到饱和，然后该过程被逆转。目前的调查铺平了道路，制定一个时间精确的物理为基础的模型的LFO和失速预测，并打开了大门，控制其不良影响。
2018-07-23 physics.flu-dyn
Cross-frequency amplification of perturbations in a laminar separation bubble using resolvent analysis
Syracuse University（雪城大学）
本文采用 LES、SPOD 及 resolvent 分析，揭示层流分离泡内驻留条纹的能量源于斜向 KH 波与驻留条纹的跨频放大耦合，为相关流动机制提供了新解释。
2026-08-17 physics.flu-dyn
Standing-Wave Dynamics in Low-Frequency Breathing of a Turbulent Separation Bubble
Technical University Berlin（柏林工业大学）
本研究通过解析模型揭示了湍流分离气泡中垂直边界条件对低频模式形成的影响，发现驻波模式源于离心不稳定性。
2026-01-16 physics.flu-dyn
An experimental study on the multiscale properties of turbulence in bubble-laden flows
对不同尺度下含气泡湍流的特性进行了实验研究，着重于流动动能、能量传递和极端事件。该实验采用粒子阴影测速测量来测量由在水中上升的均匀气泡群产生的柱中的流动，对于两种不同的气泡直径（$2.7$ mm $\&$ $3.9$ mm）和中等气体体积分数（$0.26\%\sim1.31\%$）。这两个速度分量在高分辨率下测量，并用于构建高达12阶的结构函数，用于跨越流动中的小到大尺度的分离。关于流动的各向异性，速度结构函数被发现在垂直和水平方向上的流动的分离不同，和较小的气泡的情况下是最各向异性的，依赖于空隙率。各向异性的程度示出增加的顺序的结构功能的增加，示出极端事件中的流是最各向异性的。结果表明，与三维单相湍流一样，水平速度分量的平均能量传递是下尺度的。然而，与流体速度的垂直分量相关联的能量传递是高档的。的速度增量的概率密度函数显示，极值变得更可能与雷诺数的减少，在单相湍流的行为相反。我们可视化这些极端事件，并发现激烈的小尺度速度增量的区域附近的湍流/非湍流界面的边界处的气泡尾流。
2021-09-23 physics.flu-dyn
On the Low-Frequency Dynamics of Turbulent Separation Bubbles
本文通过全局线性稳定性分析和 resolvent 分析，揭示弱阻尼全局模态驱动的受迫动力学是湍流分离泡低频呼吸运动的起源机制，并与实验数据吻合度超过95%。
2023-11-22 physics.flu-dyn
Comparison of Shock-Boundary Layer Interactions in Adiabatic and Isothermal Supersonic Turbine Cascades
采用壁面分辨大涡模拟方法研究了超声速涡轮叶栅中激波与边界层的相互作用。对绝热和等温（冷却）壁的吸力面分离气泡的形成，由于SBLI的分析。流动快照表明，分离气泡的合同和膨胀在两个热边界条件下以类似的方式。然而，表面摩擦系数分布揭示了下游位移的分离区时，冷却应用。与绝热的分离泡相比，这种设置的分离泡也更小。对于入射斜激波下游的等温壁，观察到更陡的压力上升，这是因为当施加冷却时，入射激波更接近叶片表面。计算了雷诺应力，研究了壁面温度对湍流活动的影响。虽然切向应力的水平是相似的情况下分析，壁法向分量的冷却壁较高。
2023-01-04 physics.flu-dyn
Elongated bubble centring and high-viscosity liquids in horizontal gas-liquid slug flow: Empirical analyses and novel theory
University of Alberta（阿尔伯塔大学）
研究高粘度液体在水平气液塞流中长泡中心化现象，通过实验数据揭示粘度与中心化程度的关系，并提出新理论解释其机制和作用。
2026-04-25 physics.flu-dyn
convective heat transfer enhancement of non-condensing vertical upward slug flow using capillary-assisted phase separation
本文讨论了在多孔管内局部液体循环中利用相分离强化不凝弹状流的对流换热。采用数值模拟方法研究了垂直上升管内无相变（沸腾和凝结）的空气-水弹状流动和换热特性。采用流体体积-连续表面力（VOF-CSF）方法，在二维轴对称计算区域内对两相流动和传热控制方程进行数值求解。多孔管的后端（出口）是开放的，以允许流体排出，但考虑了前端的两种不同设计;具有封闭前部的多孔管，其防止气泡进入多孔管并将气泡保持在环形间隙中;具有开放前部的多孔管允许气泡流过多孔管。模拟结果表明，多孔管内外液体的逆向流动在管内形成了轴向和径向的液体循环，提高了管壁附近的液体速度，从而强化了对流换热。研究还发现，对于强化对流换热而言，存在一个最佳的多孔插入管直径（或管壁与多孔管之间的环形间隙尺寸）。在这项研究中使用的多孔管插入的情况下的最大努塞尔数是大约五倍以上的光管中的液体流动。
2019-10-21 physics.flu-dyn
Transition, intermittency and phase interference effects in airfoil secondary tones and acoustic feedback loop
对NACA 0012翼型在迎角为$α= 3^{\circ}$、自由飞行马赫数为$M_{\infty} = 0.3$、雷诺数为$Re = 5 \times 10^4$时产生的二次谐波进行了大涡模拟。在吸力面和压力面后缘附近观察到层流分离泡。采用流场显示和频谱分析方法研究了吸力面分离泡尾部的旋涡脱落现象。涡流相互作用导致合并或破裂，使得相干结构或湍流包向后缘平流，导致不同水平的噪声发射。尽管间歇性发生层流湍流过渡，噪声频谱描绘了一个主音与多个等距的副音。为了理解流动不稳定性对音调的作用，线性化的纳维-斯托克斯方程通过双全局稳定性和预解式分析，并通过使用无矩阵方法的扰动的时间演化，在其运营商的形式进行检查。这些线性全局分析揭示了吸力面分离气泡扰动的放大。线性算子的非正态性会导致特征向量间模态相互作用引起的瞬态放大。沿展向方向的压力的两点，一次自协方差计算阐明在非线性解决方案的声学反馈回路机制的方面。这个反馈过程是自我维持的声波辐射的后缘，到达最敏感的流动位置之间的前缘和分离气泡，确定的解析分析。在本征谱中计算的最不稳定的频率之间的二次衍射和相位干涉所产生的前缘扰动也被证明在反馈回路中有一个重要的作用。
2022-03-03 physics.flu-dyn
Flow field from transient bubble oscillation in a narrow gap: numerical simulations and effect on biological cells
用流体体积法研究了圆柱形窄缝中空化泡的快速膨胀和溃灭驱动流动。模拟结果显示，在早期膨胀过程中，随后在后期阶段发生流动逆转，形成塞流。逆压力梯度导致边界层分离和流动逆转，在边界附近产生大的剪切应力。平面脉动流的解析解与CFD结果定性一致。靠近边界的剪切应力对位于气泡附近的可变形物体具有影响：实验表明，夹带在边界层中的薄而平的生物细胞变得拉伸，而具有较大横截面的细胞主要随流动而被运输。
2016-05-13 physics.flu-dyn
Fluid-fluid phase separation in a soft porous medium
各种生物和化学过程导致非润湿流体气泡在颗粒介质的孔隙空间内成核和生长，例如在液体饱和的湖床沉积物中形成气泡。在足够软的多孔材料中，这些气泡的非润湿性质可导致在粒状固体骨架内形成开放空腔。在这里，我们认为这一过程通过相分离的镜头，其中热力学管理的非润湿相从流体-流体-固体混合物的分离。我们构建了一个相场模型通知大变形孔隙力学，其中两个不混溶流体与多孔弹性固体骨架相互作用。我们的模型捕捉弹性和流体-流体-固体相互作用的竞争效应。我们使用相场损伤模型来捕捉颗粒固体的力学。作为一个模型问题，我们考虑的初始分布的非润湿流体的孔隙空间，分为多个空腔。我们使用模拟和线性稳定性分析来确定控制相分离的关键参数，有利于形成空腔的条件，以及所得空腔的特征尺寸。
2022-05-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Separation induced transition in a low pressure turbine under varying compressibility
Indian Institute of Technology Dhanbad（印度技术学院丹巴德）
研究通过高精度模拟探讨压缩性对低压力涡轮机分离诱导转变的影响，发现马赫数增加会减少分离气泡范围并促进早期内部转变。
2026-03-04 physics.flu-dyn
Two-stage dispersion mechanism of clean spherical bubbles rising in a chain
Shizuoka University（静冈大学）
研究揭示清洁球形气泡链上升过程中，初始不稳定由涡流作用主导，随后通过气泡与液体的双向耦合产生大尺度横向分散，表明存在双阶段机制。
2026-07-10 physics.flu-dyn
Unsteadiness of Shock-Boundary Layer Interactions in a Mach 2.0 Supersonic Turbine Cascade
采用壁面分辨大涡模拟，研究了马赫数为2.0，雷诺数为395，000的超声速涡轮叶栅中激波-边界层相互作用的物理过程。特别注意的是使用流动可视化，频谱分析，时空互相关，和流动模态分解的分离气泡的低频动态特性。平均流场显示了翼型两侧形成的不同激波结构。在吸力面，斜激波冲击紊流边界层，而马赫反射与压力面边界层相互作用。本涡轮叶栅中发生的相互作用与更典型的情况有相似之处，也有不同之处。例如，激波/气泡运动的特征频率与典型情况的文献中描述的频率相当。然而，吸力面气泡导致压缩波不合并成分离激波，尽管有来自马赫反射的强正激波，但在压力面上仍形成薄气泡。瞬时流动显示图显示了来流边界层上细长的流向结构及其与激波和分离气泡的相互作用。时空关联表明，近壁条纹驱动吸力面分离泡运动，进而促进再附着激波和剪切层扑动的振荡。SBLI中的有组织运动及其相应的特征频率和空间支持使用适当的正交分解。
2022-09-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Nanofluid transport in Taylor bubble flows
School of Engineering, University of Birmingham（伯明翰大学工程学院）；School of Chemical Engineering, University of Birmingham（伯明翰大学化学工程学院）
本文开发欧拉-拉格朗日框架研究泰勒气泡流中纳米流体输运，揭示粘滞-惯性区Nu的影响因素，发现颗粒体积分数φ~10⁻²时泰勒流偏离努塞尔特标度，对传统混合方法适用性提出质疑。
2026-10-14 physics.flu-dyn
Prediction of separation and transition on a low-pressure turbine blade using a RANS grid
高升力低压涡轮叶栅的绕流是一个非常复杂的问题，其中经常涉及到分离和转捩等现象。对于高负荷T106 A叶片，在高冲角和相对低的雷诺数（25，000 < Re < 1，00，000）下，在叶片吸力面观察到分离诱导转捩，这使得基于模型的模拟成为一个具有挑战性的问题。在这项工作中，这种流动的计算进行RANS和混合LES/RANS方法。采用六种常用的低雷诺数湍流模型进行了RANS数值模拟.虽然湍流模型本身无法预测T106 A叶片上的任何分离，但四方程Langtry-Menter转捩模型预测了一个短暂的分离气泡。然而，这种气泡的特性与实验和DNS中观察到的非常不同，因此无法准确预测过渡。一个嵌入式混合LES/RANS方法，有限的数值尺度（LNS），自动切换到LES在充分解决网格，然后用于sameRANS网格上的预测。由于细网格上的统计湍流，LNS的类似LES的行为导致雷诺应力的非物理下降，因为湍流波动在分辨尺度上没有得到适当的表示。因此，LNS结果与湍流模型获得的结果非常相似。然而，当使用具有正确统计特性的合成湍流来刺激嵌入式LES区中的大涡时，LNS能够预测分离并恢复非常接近DNS和实验结果的解决方案。
2020-04-23 physics.flu-dyn
Three-dimensional dynamics of a pair of deformable bubbles rising initially in line. Part 2: Highly inertial regimes
浮力驱动的动力学的一对气泡释放线的数值研究，专注于高惯性条件下，孤立的气泡遵循非直线路径。在早期阶段，第二个泡沫总是从第一个泡沫的尾流中漂移出来。然后，取决于定义伽利略（$Ga$）和债券（$Bo$）的系统数的浮力，粘性和毛细管力的比率，五个不同的制度，具体到这样的条件，其中两个气泡可能会独立地上升或继续相互作用，并可能在最后碰撞。在前一种情况下，它们通常在同一平面内或在两个不同的平面内执行大幅度的平面双折射，这取决于领先气泡的扁率。然而，对于足够大的$Ga$和足够低的$Bo$，它们遵循几乎垂直的路径，具有小幅度的不稳定的水平偏差。增加$Bo$会使尾流诱导的对领先气泡的吸引力更强，迫使两个气泡在上升过程中垂直重新排列一次或多次。在这样的序列中，尾流涡流可能会击中尾随的气泡，使其路径偏转，并根据情况，促进或阻碍进一步相互作用的可能性。在某些情况下，改变分开两个气泡的初始距离会改变它们的横向分离超过初始阶段。同样，微小的初始角度偏差有利于选择两个气泡共同的单个垂直上升平面。这些变化可能会极大地影响串联的命运，因为取决于$Bo$，它们促进或阻止未来的垂直重新排列。
2022-01-23 physics.flu-dyn
Bursting and reformation cycle of the laminar separation bubble over a NACA-0012 aerofoil: The dynamics of the flow-field
采用动态模态分解（DMD）和本征正交分解（POD）对NACA-0012翼型在雷诺数为$5\times 10^4$、马赫数为$0.4$和不同攻角下失速起始时的流场进行了详细的流动解剖研究。DMD和POD识别出三种不同的主要流动模式：1）低频下的全局振荡流动模式（LFO模式1）; 2）低频下翼型吸力面上的局部振荡流动模式（LFO模式2）;以及3）高频下沿翼型尾流的局部振荡流动模式（HFO模式）。LFO模式1的特点是绕翼型的全局涡动流、沿翼型弦的涡动压力以及产生和维持三涡组的过程。LFO模式2的特点是TCV上游涡（UV）的扩张和平流。HFO模态起源于翼型前缘，沿翼型尾流方向以振荡模态为特征。HFO模态存在于所有研究的攻角，并导致流场的全局振荡。翼型周围的整体流动振荡与前缘附近分离剪切层的层流部分相互作用，并触发产生和维持TCV的无粘绝对不稳定性。当TCV的UV扩展时，它向下游平流并为HFO模式提供能量。LFO模式1、LFO模式2和HFO模式相互加强，直到失速开始时LFO模式1和2超过HFO模式。在$9.7^{\circ} \leq α\leq 10.0^{\circ}$攻角下，低频流动振荡（LFO）现象充分发展。在较大迎角时，HFO模态超过LFO模态2，翼型经历完全失速。
2018-07-24 physics.flu-dyn
Material spike formation in high Reynolds number flow separation
我们应用最近的框架不变理论的分离尖峰形成复杂的非定常流动，包括湍流分离气泡，冲击射流，并围绕一个自由移动的圆柱和自由旋转的椭圆流。我们展示了该理论如何捕捉材料尖峰形成的发病，没有任何假设的流动类型（稳定，周期性，不稳定）或分离类型（上或离壁，固定或移动边界）。我们发现了新的现象，例如从壁内分离到壁外分离的转变、最初不同的尖峰的合并以及仍然隐藏在以前方法中的严重材料尖峰的存在。这些结果揭示了一个涉及网络的尖峰出现，相互作用，并动态合并，导致最终喷射的颗粒从壁在高度瞬态流分离过程。
2019-03-25 physics.flu-dyn
Mesoscopic Characterization of Bubble Dynamics in Flow Boilling following A Pseudopotential-based Approach
本研究探讨了基于赝势的热格子玻尔兹曼（LB）模型在模拟狭窄的流体通道中的流动沸腾的热流体动力学的能力。与传统的基于欧拉平均的方法相反，它坚持介观玻尔兹曼统计平均，这允许自然的相分离，并且不需要假设初始界面。一个狭窄的流体通道，指定的入口温度和流速，和出口压力，住房在底壁的微加热器被认为是感兴趣的计算域。所采用的边界条件保证了通道内过冷流动沸腾，该算法成功地模拟了相应的特性。完整的动态的气泡沸腾在成核网站，和随后的流动制度充分再现。泡状流和弹状流模式说明通过界面的时间演变，以及相关的压降和传热特性。偏离特性对流速、壁面粗糙度和表面润湿性的依赖性与现有文献一致，证实了本算法的有效性。
2020-09-11 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of cambered airfoil aerodynamics at Re = 20,000
本文采用高阶直接数值模拟方法，对NACA 65（1）-412翼型在Re = 20，000、攻角为0° ~ 10°时的流动拓扑进行了全面而详细的研究。它表明，不稳定性分叉的流动，并导致它改变在一个临界角的攻击从层流分离没有再附着在一个层流分离气泡在后缘的气泡在前缘。流态的转变受后缘压力侧边界层的卡门涡脱落、吸力侧分离剪切层内的Kelvin-Helmholtz不稳定性以及涡核内椭圆流和随后卡门涡之间剪切层内双曲线流的三维不稳定性控制。随着吸力面剪切层的过渡和重新附着，二维和三维不稳定性的相互作用导致三维管状结构和大尺度湍流喷流。层流分离泡的形成和移动定义了翼型后面几个弦长处的远尾流拓扑结构，并伴随着升力的突然增加和阻力的减小，这突出了低雷诺数翼型空气动力学的敏感性。升力和阻力极直接数值模拟，风洞实验，简化的数值程序，其中不正确的预测的力系数是由于未能正确建模的低压区在后缘，这是由时间相关的卡门涡的产生所造成的。
2021-08-10 physics.flu-dyn
Effects of Coal Particles on Microbubble-Enhanced Bitumen Separation in the Concentrated Slurry Flow of Oil Sands Tailings
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Indian Institute of Technology Dharwad（达尔瓦德印度理工学院）
本研究通过实验和CFD模拟，发现煤颗粒降低沥青回收率，但联合H2O2产生的微泡可显著提升分离效率，为油砂尾矿处理提供新策略。
2025-10-11 physics.flu-dyn
Airfoil tonal noise reduction by roughness elements Part I -- Experimental investigation
本研究针对翼型层流分离泡引发的tonal噪声问题，在NACA0012翼型上布置展向周期排列的圆柱粗糙元，通过实验验证其可破坏分离泡、降低甚至完全抑制特定工况下的tonal噪声。
2024-10-09 physics.flu-dyn
Study of air-core vortical flow structure induced by a plughole vortex
本文研究了静止矩形水箱排水时排水管中塞孔涡的产生及其后果。对不同直径的排水管，在排水管入口处开始出现表面倾斜的临界水深和最小水深进行了参数化分析。这项研究探讨了以下自然发生的现象所产生的塞孔涡。(i)塞孔涡流最初导致表面下沉朝向排水管的入口发展，并且随着表面下沉接近排水管的入口，其产生液滴状气泡。(ii)一种独特的气泡转变，即，从液滴形到甜甜圈形的气泡环，发生在液滴形气泡从表面凹陷分离之后。(iii)环形气泡环随排水流动，并在排水管中最初引起气泡流。(iv)随着排水管入口上方的水头减小，液滴状气泡尺寸增大，气泡环尺寸随之增大，并在排水管中引起段塞流。(v)当段塞结合时，排水的流动最终成为排水管中的环形流动。声音，如瞬间嘶嘶声和气泡槽排水，被观察到作为气泡形成过程的结果而产生。研究了气泡形状和大小的时间变化。在0.45 ~ 0.6的范围内，气泡直径与气泡长度的比值与水深与排水管直径的比值成线性关系。几个排水情况下进行了数值模拟，观察这些自然发生的现象的物理。采用涡核法对由塞孔引起的涡的形状和大小进行了可视化和分析。
2020-12-21 physics.flu-dyn
Quantification of Reynolds-averaged-Navier-Stokes model form uncertainty in transitional boundary layer and airfoil flows
众所周知，Boussinesq粘性假设会给分离、再附着和层流-湍流转捩等复杂流动特性的预测带来不确定性。本研究采用最近的基于物理的不确定性量化（UQ）方法来解决这种模型形式的不确定性在雷诺平均的Naiver-Stokes（RANS）模拟。到目前为止，几乎所有的UQ研究都集中在量化湍流情景中模型形式的不确定性。研究的重点是推进我们对UQ方法在两种不同过渡流场景下的性能的理解：平板和SD 7003翼型，以缩小这一差距。对于T3 A（平板流）流动，大部分模型形式的不确定性集中在层流-湍流过渡区。对于SD 7003翼型流动，特征值扰动揭示了分离泡长度的减少以及增加。因此，不确定性边界成功地包含了再附着点。同样，分离泡中出现的回流区也受到本征值扰动的抑制或加强。在此背景下，UQ方法被应用于过渡，并显示出很好的效果。这是第一个成功的RANS UQ研究过渡流。
2022-07-16 physics.flu-dyn
Lateral migration and bouncing of a deformable bubble rising near a vertical wall. Part 1. Moderately inertial regimes
该研究通过数值模拟探究中等惯性区域内垂直亲水壁面附近可变形气泡的上升运动，揭示了三种近壁运动模式及其与伽利略数、邦德数的关联，阐明了流向涡脱落/再生机制对气泡周期性反弹的调控作用。
2025-01-15 physics.flu-dyn
Control of laminar boundary-layer separation using steady and harmonic vortex generator jets
采用直接数值模拟方法研究了定常和谐波涡发生器射流对典型层流分离泡的主动控制。这两种控制策略被认为是有效的控制层流边界层分离。然而，目前的研究结果表明，使用相同的吹气振幅，谐波VGJ在减少分离区比稳定VGJ更有效和高效，考虑到谐波VGJ比稳定情况下使用更少的动量。对于稳定的VGJs，纵向结构形成的注射位置的下游立即导致形成发夹型涡造成较早的过渡到湍流。对称的发夹涡被证明是发展下游的谐波VGJ的强迫位置以及。然而，谐波VGJs流量控制策略的控制效果的增加归因于利用剪切层不稳定机制的事实。因此，VGJ引入的扰动被强烈放大，导致大尺度相干结构的发展，这在增加动量交换方面非常有效，从而限制了分离区域。
2018-11-16 physics.flu-dyn
Response of the Separated Flow over an Airfoil to Actuator Bursts
对二维翼型在$12^o$迎角下的单次和多次脉冲激励的分离流响应进行了实验研究。对于单次爆发驱动的情况下，表面压力信号与流场观测的卷起和对流的一个大规模的涡结构，以下的驱动器爆发输入。在剪切层中形成的“扭结”的下方和略微上游处出现高压的空间局部区域，这是突发信号触发后$2.0t^+$内发生升力反转的原因。单次爆发流场的正交分解表明，前两个模态的时变系数与升力系数和俯仰力矩系数的负值相关。单次爆发流场数据的动力学模态分解（DMD）确定的模式相关的动能增长的扰动。具有最大增长率的模式具有接近与分离气泡动力学相关的Strouhal数。然而，当使用多个突发来控制分离时，观察到突发之间的相互作用，其取决于突发之间的时间间隔。对多次爆发流场数据进行卷积积分和DMD。结果表明，非线性爆-爆相互作用只影响分离泡内的反向流动强度，而反向流动强度与升力的主要趋势有关。另一方面，线性猝发-猝发相互作用有助于与猝发相关联的高频升力变化。
2019-12-11 physics.flu-dyn
Hypersonic curved compression ramp flows with bistable states
对弯曲压缩斜面（CCR）流动中的双稳态状态和分离滞后现象以及相应的气动特性（包括壁面摩擦、压力和热流）进行了数值和理论研究。对旋转角变化引起的分离滞后现象以及来流马赫数和壁面温度对滞后现象的影响进行了直接数值模拟。分析了壁面摩擦力、压力和热流密度的分布。此外，壁摩擦的第一和第二个最小值的出现在分离泡的解释，揭示它是由分离和再附着冲击引起的逆压梯度占主导地位。目前的结果和分析表明，史密斯（伦敦皇家学会会刊。A. Mathematical and Physical Sciences，1988，420：21-52）在CCR流中不太可能发生。分离态峰值压力的预测证实了基于最小粘性耗散定理的模型（Physics of Fluids，2020，32（10）：101702）。而压力超调可以通过压缩和膨胀过程的压力匹配激波极线来分析。根据经典的幂函数关系，讨论了分离态和附着态的峰值热流密度与峰值压升之间的关系。
2021-09-01 physics.flu-dyn
Control of bow shock induced three-dimensional separation using bleed through holes
本文通过风洞实验研究了由方形突起（宽度和高度均约为当地边界层厚度的两倍）诱导的壁面非定常三维分离流及其通过孔被动抽吸的控制，马赫数为$2.87$。对无任何控制的基线血流进行表征，并与出血病例进行比较。从油流可视化中追踪到壁面上的弓形分离线，其中跨中分离长度为$5.57δ$。使用放置在壁上的静压端口测量的平均压力分布绘制了分离流中的高原，高压和低压区域，这与三维相互作用不同。对10种控制配置进行了试验，在不同的压力区中沿跨中放置抽吸孔。从油流可视化中观察到高达$0.93δ$的展向“分离长度的平均减少”。对各种控制配置的观察结果进行比较表明，从高压区排出气流通常可以延迟分离并减小气泡尺寸。此外，时间分辨纹影可视化已经证实，在高压区引入吸力后，“中跨分离长度”和“激波间歇区”均减小。对纹影数据进行的傅立叶和正交分解分析证实了在有控制和无控制的情况下，在$10^{-2}$阶Strouhal数下存在低频分离激波振荡。此外，分离激波振荡的振幅在频谱中的高，低压区的两个孔同时引入的吸力被降低。
2022-11-22 physics.flu-dyn
Unified Framework for Laser-induced Transient Bubble Dynamics within Microchannels
该研究针对微通道内激光诱导瞬态气泡动力学，结合理论与实验建立统一框架，揭示特征尺度与通道几何的关联，发现低雷诺数振荡流中的瞬时流动畸变并分阶段分析其机制，为空化驱动微系统设计提供依据。
2024-07-30 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.optics
Sensitivity analysis of wall-modeled large-eddy simulation for separated turbulent flow
本研究针对分离湍流，参数化评估了壁面模化大涡模拟对SGS模型、网格分辨率、壁面边界条件和网格各向异性的敏感性，发现分离泡捕捉强烈依赖SGS模型，且各因素影响程度因模型而异。
2024-03-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of a separated channel flow with a smooth profile
对中等雷诺数（进口雷诺数Re_tau = 395）下的单曲面槽道流动进行了直接数值模拟。逆压梯度由壁面曲率通过物理坐标到笛卡尔坐标的数学映射得到。该代码，使用频谱展向和正常的离散化，结合了一个快速的集成程序相比，复杂的几何形状的标准数值计算程序具有良好的精度的优势。湍流在下部弯曲壁的轮廓上略微分离，并且在相对的平坦壁处开始分离。薄分离气泡的特征在于具有反向流动部分。在下壁分离线附近和上壁分离线附近都产生了强烈的旋涡。沿槽道研究了湍流正应力和动能收支。
2007-10-19 physics.comp-ph physics.flu-dyn
