Turbulent rotating convection confined in a slender cylinder: the sidewall circulation
最近的研究旋转瑞利-贝纳德对流在高转速和强热强迫的总热输运之间的显着差异的实验在一个封闭的圆柱形域的一方面和模拟的横向无约束的周期性域的另一方面。本文解决了这种差异，使用直接数值模拟的圆柱形域。对流场的分析揭示了壁附近的对流增强区域，即侧壁环流。侧壁环流在圆柱内沿反气旋方向缓慢旋转。它有一个回旋的结构，说明了平均流场的水平横截面的流动，其中瞬时快照的侧壁环流的方向进行补偿，然后平均。通过对侧壁区域和内部整体流动的单独分析，我们发现，对于较高的热强迫值，在侧壁环流区域之外的圆柱形区域的内部的热传输与无约束周期性区域上的热传输一致。因此，侧壁环流占两个考虑域之间的热传递的差异，而在散装的湍流热通量是相同的横向无界的周期性域。因此，实验，其固有的限制，仍然可以提供类似于模拟的无界域的湍流，并在更极端的值的热强迫和旋转的控制参数。我们还提供了实验证据的侧壁环流的存在，是在密切的协议与模拟结果。
2020-01-23 physics.flu-dyn
Equilibrium circulation and stress distribution in viscoelastic creeping flow
本文导出了粘弹性蠕动流的非线性稳态方程的解析渐近近似解，该方程由具有聚合物应力扩散的Oldrophil-B方程模拟。在拉伸停滞点附近，流动沿着停滞点的流出流线拉伸和排列聚合物，导致应力岛或双折射股。聚合物的应力扩散系数，两者，作为一个渐近参数和正则化参数。聚合物应力张量的奇异部分的结构是与停滞点的进入流线对齐的高斯分布;平滑的$δ$分布，其宽度与扩散系数的平方根成比例。应力岛的振幅与维森伯格数成比例，尽管在扩散消失的极限下是奇异的，但由于其宽度消失，在横流方向上是可积的;这产生了收敛的二次流。构造了对应力岛的首阶速度响应，并证明其与极限中的扩散系数{ \em无关}。二次环流抵消了强迫流动，并在应力岛的位置处具有涡度跃变，基本上将背景涡度从双折射线的位置驱逐。的解析解被证明是在良好的定量协议与充分的数值模拟，因此，解析解阐明了显着的机制的流动响应粘弹性和不稳定的机制。
2016-01-13 physics.flu-dyn
Eddy-Viscous Modeling and the Topology of Extreme Circulation Events in Three-Dimensional Turbulence
我们讨论了特定的速度场配置的作用-瞬子，简称-这是应该占主导地位的极端湍流环流事件的发生过程中的流量。瞬时方程，设计的随机流体动力学设置均匀和各向同性湍流，直接数值模拟结果的解释。我们能够以这种方式来模拟极端环流事件的时间演变的广泛的尺度，通过结合使用涡粘性现象和确切的蠕变瞬子。虽然这种方法对环流瞬子的核心很有效，但它无法描述它们的尾部。为了克服这一困难，我们提出了一种轴对称瞬子方程的数值处理方法。环流瞬子，然后发现有一个令人惊讶的拓扑结构，它包括一个系统的成对的反向旋转涡环围绕对称轴的背景轴对称涡流。
2022-06-29 physics.flu-dyn
Designing vortices in pipe flow with topography-driven Langmuir circulation
我们提出了直接数值模拟的机制，在管流中产生纵向涡，与一个简单的模型理论。通过在管壁上设置交叉波图案，产生了展向涡对形式的二次流。"CL1"机制是运动学的，在海洋学中被认为是朗缪尔环流的驱动力。当"壁波"矢量与轴$φ=10^\circ$-$20^\circ$（"收缩的蛋盒"）成一个精确的角度时，CL 1最强，在$45^\circ$附近改变符号，超过这个角度时，CL 1较弱且相反。一个竞争，动态机制驱动二次流在相反的意义上也观察到创建的方位角变化的摩擦。而在较小的角度"CL 1"占主导地位，当$φ\gtrsim 45^\circ$使流动反向时，动态效应占主导地位。奇怪的是，对于收缩情况，循环强度是雷诺数的快于线性增加的函数。我们探讨了类似普朗特的第二类二次运动的湍流。导出了平均流向涡量的输运方程，并对三种不同的交叉角$φ=18.6^\circ, 45^\circ$和$60^\circ$进行了分析。平均涡度的产生是有组织的环状结构与两个环有助于旋转流在相反的意义。对于较大的$φ$，内环决定了主要的旋涡运动，而对于$φ=18.6^\circ$，外环产生占主导地位。对于较大的角度，外环主要由涡度平流驱动，内环由变形（拉伸）驱动，而对于$φ=18.6^\circ$，两者对外环中的产生的贡献大致相等。
2021-04-15 physics.flu-dyn
Circulation Statistics and the Mutually Excluding Behavior of Turbulent Vortex Structures
在经典的均匀和各向同性的湍流的速度循环的小尺度统计特性进行评估，通过一个建模框架，汇集了乘法级联和湍流的结构描述。我们发现，涡结构表现出短距离排斥的相关性，这是证明了当他们被“断层”调查，通过平面切割的流动，作为二维涡流气体。这种现象是建议从模型的改进，使我们能够获得一个准确的多尺度描述的间歇性波动的流通。其关键的新成分，有效平面涡的压缩硬盘行为，然后发现强烈支持从他们的空间分布的研究直接数值模拟的纳维-斯托克斯方程。
2022-08-15 physics.flu-dyn
1-D semi-analytical modeling and parametric study of a single phase rectangular Coupled Natural Circulation Loop
具有由浮力驱动的热流体侧和冷流体侧的换热器的研究由于其固有的被动性和不存在运动部件而受到相当大的关注。目前的研究旨在研究这种热交换装置采用基本耦合自然循环回路（CNCL）系统。提出了一种基于1-D傅立叶级数的基本CNCL系统的半解析模型。一个3-D CFD验证进行验证开发的1-D模型。确定了决定系统行为的Grashof数、Fourier数、Stanton数和Reynolds数等无量纲数，并进行了详细的参数研究。垂直和水平CNCL系统被认为是随着平行和逆流配置。加热器-冷却器的位置对CNCL系统的性能有很大影响。垂直CNCL总是呈现逆流配置，而水平CNCL系统可以呈现平行或逆流布置，这取决于加热器-冷却器位置和初始流动条件。
2018-11-20 physics.flu-dyn
Generation of attached Langmuir circulations by a suspended macroalgal farm
在这项研究中，我们专注于朗缪尔湍流在深海中的大型海藻养殖场的存在下，使用大涡模拟方法。波流相互作用通过求解波平均方程来模拟。在农场的水动力过程被发现驱动一个持久的流动模式类似于朗缪尔环流，但被锁定在整个农场的空间。这些二次环流的产生是因为由成排的遮篷元件产生的横流剪切导致稳定的垂直涡量场，然后在涡力的作用下旋转到下游方向。由于驱动机制类似于CraikLeibovich的2型不稳定性理论，这些次级环流也被称为附着朗缪尔环流。然后，我们应用一个三重分解的流场，揭示了基本的运动学和能量之间的平均流，二次流产生的农场阻力，和瞬态涡流。流动可视化和统计表明，附着的朗缪尔环流的结果从上层海洋混合层的调整，大型藻类农场，他们将减弱（如果不是消失）时，流量达到平衡态内的农场。三重合成能量收支表明，二次流的能量是在冠层阻力的作用下从平均流中转移过来的，而瞬态涡则是以Stokes漂移和二次流的能量转换所传递的波能为能量来源。
2021-02-03 physics.ao-ph physics.flu-dyn
The effect of droplet deformation and internal circulation on drag coefficient
本研究针对大液滴运动研究的理论空白，采用自主开发的多相流界面捕捉直接数值模拟程序，探究高压环境下液滴变形与内循环对阻力系数的影响，验证了二者的直接关联并建立了相关理论。
2022-10-12 physics.flu-dyn
Laboratory study of differential rotation in a convective rotating layer
实验研究了旋转圆柱形流体层中大尺度方位向速度场的演化规律。考虑了两种情况：由外围的边缘加热器提供的直接循环和由中央加热器提供的间接循环。详细的三维结构的平均大尺度速度场重建使用PIV技术。由于科里奥利力的作用，旋向流导致差动旋转。差异旋转的特征在于径向和垂直梯度的平均值的方位角速度。正向环流提供了较强的负平均径向梯度，并随Grasshoff数的增大而增大。在间接环流的情况下，在中等的格拉肖夫数下出现明显的负梯度。平均垂直梯度的行为是完全不同的：一个积极的垂直梯度增长Grasshoff数直接环流，而一个弱的负梯度的特点是间接环流。这种差异来自于气流的结构--直接环流提供了一个位于反气旋气流上方的大气旋区域，而间接环流导致这两个区域在径向方向上强烈分离（中心部分被气旋气流占据，外围被反气旋气流占据）。经圈环流导致积分角动量的显著变化。直接环流使积分角动量增大，间接环流使积分角动量减小。在相同的加热功率下，直接环流条件下角动量的增加远大于间接环流条件下角动量的减少。
2008-06-07 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Experimental Study On Flashing-Induced Instabilities In An Open Natural Circulation System
本文通过实验研究了开放自然循环系统中闪蒸诱导不稳定性，揭示了不同闪蒸数下流动模式的演变及稳定性变化。
2025-12-20 physics.flu-dyn
Intermittency of velocity circulation in quantum turbulence
速度环量是对封闭路径内流体旋转的一种度量，是经典和量子流中的基本观测。它确实是无粘经典流体的拉格朗日不变量。在量子流中，环流是量子化的，它取的离散值直接与路径所包围的细涡丝的数量和方向有关。通过改变这种闭合回路的大小，环流提供了一种衡量流动结构对所考虑尺度的依赖性的方法。在这里，我们考虑的尺度依赖的流通统计量子湍流，使用高分辨率的直接数值模拟的广义Gross-Pitaevskii模型。结果进行了比较，从不可压缩的纳维-斯托克斯方程模拟得到的环流统计。当积分路径小于平均涡间距离时，由于环流的量子化，量子湍流中的环流统计显示出极端的间歇性行为，与经典流动的粘性尺度形成鲜明对比。相比之下，在更大的尺度上，环流力矩与经典湍流惯性范围内的统计数据显示出惊人的相似性。这包括出现的幂律标度预测从柯尔莫哥洛夫的1941年的理论，以及严格遵循最近提出的双分形模型在经典流的流通时刻的不透明度偏差。迄今为止，这是在大尺度量子湍流中最有说服力的证据。此外，我们的研究结果强烈加强了经典和量子湍流之间的相似性，突出了惯性范围动力学的普遍性，包括不连续性，在这两个先验非常不同的系统。
2021-01-29 cond-mat.other physics.flu-dyn
1-D modelling and CFD study of the transient behaviour of a single phase Coupled Natural Circulation Loop
耦合自然循环回路（CNCL）由两个自然循环回路（NCL）组成，它们通过一个共用的换热器进行热耦合。据作者所知，文献中还没有报道过这种具有实际意义的系统的瞬态建模。本工作的目的是弥合这一差距，并使用1-D数学模型的CNCL系统的动态特性进行调查。通过与三维CFD模拟结果的比较，验证了模型的正确性。水平和垂直CNCL系统已被认为是这项研究和行为的平行和逆流配置的系统中的换热器部分进行了阐述。已经进行了瞬态和稳态CFD分析，以分析不同加热器和冷却器方向以及流动初始化的CNCL系统。的CNCL系统的行为，然后进行彻底的参数研究，采用验证的1-D单相CNCL模型与液体钠作为工作流体进行检查。与加热器和冷却器配置相结合的CNCL方向（垂直或水平）决定了系统的动态特性和行为。CNCL系统在高热负荷下也表现出混沌流动振荡。
2018-04-26 physics.flu-dyn
Numerical study of viscous starting flow past a flat plate
本文采用高阶混合差分和半拉格朗日格式，数值研究了有限平板在垂直于自身方向上脉冲起动时的粘性绕流。目标是解决早期涡量产生的细节，并确定粘度对流量的影响，如核心轨迹和涡量，以及脱落环流。给出了雷诺数范围$Re \in [250, 2000]$和时间范围$t \in[0. 0002, 5]$的涡量等值线、条纹线和流线。在早期，大部分涡量都附着在板块上。本文提出了一个定义的脱落环流在早期以及后期的时间，并表明，它确实代表涡，从板分离，而不重新附着。粘性扩散的贡献的循环脱落率被发现是显着的，但有趣的是，仅略微依赖于雷诺数的值。脱落环流和涡核轨迹遵循无粘自相似流在几十年的时间内的标度律。给出了描述核心涡量、核心耗散、边界层厚度、阻力和升力随时间和雷诺数变化的标度律。这些模拟提供了基准结果，以评估诸如点涡和涡面模型等较简单的分离模型。
2014-01-14 physics.flu-dyn
Tristable flow states and reversal of the large-scale circulation in two-dimensional circular convection cells
本文用数值方法研究了二维圆形Rayleigh-Bénard环流中大尺度环流的流动状态和环流逆转。在瑞利数（$Ra$）范围$10^{7} \le Ra \le 10^{8}$和普朗特数（$Pr$）范围$2.0 \le Pr \le 20.0$内进行了长时间直接数值模拟。我们发现，一个新的，长寿命的，混沌的流动状态存在，除了通常观察到的循环状态（LSC在顺时针和逆时针方向）。环流状态由一个位于中间的主卷和两个靠近上下圆壁的副卷组成。随着$Ra$的增加，主卷变得更强、更大，而两个次卷减小。研究结果表明，LSC的反转伴随着次级辊的生长，破坏初级辊，然后连接形成一个新的初级辊与反向。在$Ra$ - $Pr$空间中绘制了LSC存在和反转的相图，揭示了当$Ra$大而$Pr$小时，流动处于环流状态. LSC的逆转只能在有限的$Pr$范围内发生。相图可以理解为热扩散和粘性扩散之间的竞争。我们还发现，内部流动状态表现为整体的属性，如努塞尔数和雷诺数。
2021-01-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Toroidal bubbles with circulation in ideal hydrodynamics. A variational approach
本文考虑了不可压缩、无粘、无旋和非定常的绕变形环形气泡的环流$Γ$流动。一个一般的变分原理，确定气泡形状的演变制定。对于具有恒定面积$A$的二维（2D）腔，基于确定单位圆外部到流体所占据的区域中的保角映射的变量，导出运动的精确伪微分方程。得到了二维系统哈密顿量的正则变量封闭表达式。当环量较大时，证明了二维空心涡的稳定性，即$gA^{3/2}/Γ^2\ll 1$。对于三维流动的环流主导区，建议采用简化的拉格朗日量，因为气泡形状可用中心线$\g{R}(ξ,t)$和面积相对较小的近似圆形横截面$A(ξ,t)\ll (\oint |\g{R}'|dξ)^2$很好地描述。特别地，导出了一个有限维动力学系统，并近似求解了一个垂直运动的轴对称涡环气泡与压缩气体内。
2003-09-08 physics.flu-dyn
Numerical simulation of tidal synchronization of the large-scale circulation in Rayleigh-Bénard convection with aspect ratio 1
最近一系列论文的主题是对太阳发电机11.07年施瓦贝周期的明显相稳定性的一种可能的解释。同步的螺旋度的不稳定性与方位波数m=1的潮汐m=2扰动在这里发挥了关键作用。为了分析这种类型的相互作用在一个范例设置，我们研究了热驱动的瑞利-贝纳德对流（RBC）的液体金属的影响下的潮汐电磁强迫。如前所示，该强迫的时间调制在径向流速分量的m=2模式中作为峰值频率出现。在本文中，我们给出了关于RBC流的大尺度环流（LSC）与时间调制电磁强迫之间相互作用的新数值结果。
2022-09-15 physics.flu-dyn
Role of wave scattering in instability-induced Langmuir circulation
本文研究了波散射在失稳诱导的Langmuir环流中的作用，通过考虑表面波在慢流上的散射及其干涉产生的调制Stokes漂移，结合涡旋力分析环流演化，发现所得增长率约为Craik结果的一半，且环流垂直结构对应其模型的下一模态。
2024-04-25 nlin.PS physics.flu-dyn
Vortex Gas Modeling of Turbulent Circulation Statistics
环流的统计特性编码了湍流叶栅多尺度结构的相关信息。最近大量的计算工作提出了具有挑战性的理论问题，作为依赖于雷诺数和长度尺度的环流力矩，以及重尾环流概率分布函数的具体形状。我们解决这些焦点在调查的流通统计的平面切割的三维流动。这里介绍的模型借用的想法从结构的方法来湍流，其中湍流被描绘为稀释的涡旋气体，结合标准的Obukhov-Kolmogorov现象学框架的小尺度不稳定性。通过这种方式，我们能够再现环流的关键统计特征，与直接数值模拟编制的经验观测结果密切一致。
2020-06-30 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
The Influence of Horizontal Boundaries on Ekman Circulation and Angular Momentum Transport in a Cylindrical Annulus
我们提出了数值模拟的圆形Couette流在轴对称和全三维几何形状的圆柱环的启发普林斯顿MRI液体镓实验。采用谱元程序Nek 5000求解不可压纳维-斯托克斯方程，并结合实际的差动旋转圆环的水平边界条件。我们调查的影响，不断变化的旋转速率（雷诺数）和水平边界条件上的流动结构，埃克曼环流和相关的运输角动量通过发病的不稳定性和三维。Ekman流动和环流对水平边界条件的依赖性的解释提出了一种机制。
2008-06-27 astro-ph physics.flu-dyn
Use of mathematical modeling to study pressure regimes in normal and Fontan blood flow circulations
我们开发了两个数学集中参数模型的血压分布在Fontan血流循环：基于常微分方程的空间均匀模型和基于偏微分方程的空间非均匀模型。本文采用数值模拟的方法研究了心脏压力-容积循环，并研究了肺阻力对心输出量的影响。我们分析了两个初边值问题的非线性抛物型偏微分方程（PDE模型）切换的时间动态边界条件，模型血压分布在心血管系统与Fontan手术和不。我们还得到了非负有界周期解存在唯一的参数值的必要条件。
2018-06-06 math.AP physics.flu-dyn q-bio.TO
Entrainment effects in periodic forcing of the flow over a backward-facing step
实验研究了Strouhal数对后向台阶（高度，$H$）上流动周期性强迫的影响。强迫是由一个合成射流施加在边缘的步骤在斯特劳哈尔数范围从$0.21<St_H<1.98$（$St_H = f H/U_\infty$）在雷诺数为$Re_H = HU_\infty/ν= 41000$。在文献中，常将Strouhal数对再附着长度的影响分为低频激励和高频激励，指的是非强迫流中不同的频率模式。在本文中，与Strouhal数的变化解释的基础上夹带，而不是频率模式。再附着长度与夹带呈线性减小。卷吸驱动的强迫和本地夹带所产生的涡被证明是定性相似的环流考虑的所有情况下。总循环（与夹带和再附着长度的影响）示出减少与Strouhal数，而这是不预测的模型的基础上的频率模式。通过跟踪锁相数据中的涡旋，导出了环流（衰减）的经验模型。该模型被用来破译相关的尺度参数，解释环流，夹带和再附着长度的变化。一个低Strouhal数制度观察到的旋涡形成在后期阶段相对于回流区，导致有效性降低。对于高Strouhal数，涡被重新摄入致动器中，或者被挤得如此之近以至于它们彼此抵消，这两者都降低了强迫的有效性。在中间区，形成了一个涡训练，随着Strouhal数的增加，环量的衰减也增加。这种衰减的比例完全解释了所观察到的再附着长度的变化。
2017-02-22 physics.flu-dyn
Fluid circulation driven by collectively organized metachronal waves in swimming T. aceiti nematodes
最近的实验表明，线虫{ \it T.可以在液滴的边缘处聚集成共同起伏的组。这种协调状态由异时波组成，并驱动液滴内的流体循环。我们发现环流速度约为2 mm/s，几乎是异时波速度的一半。我们发展了一个准二维的流体力学模型使用斯托克斯流近似。线虫的周期性运动构成了驱动流动的移动边界条件。我们的模型表明，线虫尾巴的大幅度漂移产生的流体循环。我们讨论了容器上的约束，将提高流体运动，这可以用于在未来的设计按需流量生成系统。
2023-02-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Validation of a model for estimating the strength of the vortex created by a Vortex Generator from its Bound Circulation
通过结合涡流发生器（VG）的几何形状和接近的边界层速度分布的知识，验证了一个用于预测涡流发生器在有壁流动中诱导的涡流强度的假设。本文通过计算流体动力学（CFD）对涡流发生器上的压力沿涡流发生器高度的积分，计算了涡流发生器上的束缚环量展向分布。然后假设所有这些束缚环量都流入尾流以满足亥姆霍兹定理，然后卷曲成一个主叶尖涡。为了验证这一点，将根据束缚环流分布估算的尾流环流与直接根据下游某个距离处的尾流速度确定的涡流发生器后面的尾流环流进行比较。在实际情况下，叶片上的压力分布是未知的，因此必须采用VG上展向力分布的其他估算值，例如使用与每个壁面法线距离处的VG几何形状相对应的2D翼型数据。这种模型以前已被提出，并作为一种工程工具，以帮助初步VG设计，它不是本文的目的，以完善这种工程模型，但验证他们的假设，如应用升力线模型的VG，具有非常低的纵横比，并放置在墙壁边界层。在此，VG诱导流的高雷诺数边界层测量值用于验证雷诺平均纳维尔-斯托克斯（RANS）模拟的环流结果，并用于进一步说明和验证假设。
2019-07-12 physics.flu-dyn
A shallow layer laboratory model of large-scale atmospheric circulation
本研究构建了新型旋转圆柱浅层流体大气环流实验室模型，通过边缘加热与中心冷却模拟赤道-北极热力差，发现流场经类哈得来态过渡到斜压波态，且无定常波、存在强非周期波动，为大气环流研究提供新工具。
2022-10-27 physics.flu-dyn
Perturbation Theory for Translating Oblate-Spheroidal Droplets with Internal Circulation
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文用微扰理论预测低韦伯数下扁球液滴的变形与内部环流，结合边界层、环偶极子镜像及势流分析，给出速度场和压力场，并比较了精确解与微扰法的计算成本。
2026-09-29 physics.flu-dyn
Characteristic signatures of Northern Hemisphere blocking events in a Lagrangian flow network representation of the atmospheric circulation
在过去几十年中，北半球夏季的特点是北半球热带外地区的极端天气事件越来越多，包括持续热浪、干旱和暴雨事件，对社会、经济和环境影响都有重大影响。其中许多事件与异常大尺度大气环流模式的存在有关，特别是持续阻塞情况，即，气压的空间模式几乎是固定的。为了更好地理解这种情况的出现和动力学特性，我们构建了复杂的网络表示的大气环流的基础上的拉格朗日轨迹数据的被动示踪剂在大气流动平流。对于这些拉格朗日流网络，我们研究了在北半球夏季不同的大气阻塞事件之前，期间和之后的选定的节点属性的空间模式。我们突出了特定的网络特性与2010年夏季欧洲强阻塞事件的序列作为一个说明性的例子。我们的研究结果表明，节点度，熵和谐波接近中心的基础上传出的链接跟踪大气阻塞事件的重要时空特征的能力。特别是，所有这三个措施捕获的有效分离的静止压力单元形成阻塞高从正常的西风气流和周围的主要大气电流的偏差it.Our结果表明，进一步利用拉格朗日流网络方法大气环流在未来有针对性的诊断和预报研究的效用。
2021-09-13 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Hairpin vortex generation around a straight vortex tube in a laminar boundary-layer flow
采用直接数值模拟（DNS）的方法研究了直涡管的演化过程，该方法是基于Hon和Walker的对称发夹涡管模型（Hon，T.L. & Walker，J.D.A，Computers & Fluids，20（3），pp. 343-358，1991），在层流边界层流的剪切下，以及其对近壁流的响应。在这里，流向涡流管是一个提升的流向涡流。涡流管的环量和与壁面的夹角是变化的。高于阈值的环流产生多个发夹涡，这些发夹涡在涡流管上方沿流向排列。根据边界层内涡流管的情况，如涡流管在边界层内的分数，除了环量和角到壁的扰动的稳定性显示的线性稳定性分析。在动态的扰动演化的线性和非线性项的贡献是由一个完全非线性的扰动分析，同时进行的DNS澄清。当环量足够大时，出现两种不稳定模式，即“离壁模式”和“近壁模式”。这两种模式的存在会在涡管周围产生类似于螺旋的扰动，并成为发夹涡产生的前兆。通过正交分解，分析了涡流管周围扰动随时间变化的主导结构。允许涡流管特性连续变化的模型的当前DNS澄清了关于发夹涡产生的非线性边界层稳定性的这个新方面。
2018-08-20 physics.flu-dyn
Visualization of the global flow structure in a modified Rayleigh-Benard setup using contactless inductive flow tomography
Rayleigh-Benard对流不仅是流体动力学中的经典问题，而且在许多冶金和晶体生长应用中起着重要作用。由于熔体的不透明性和高温，测量液态金属中出现的大规模循环的流场和动力学是一项具有挑战性的任务。非接触式感应流动层析成像技术是一种通过测量在一个或多个外加磁场影响下的流动感应磁场扰动来可视化液态金属中平均三维流动结构的技术。在本文中，我们提出了第一次测量的流致磁场在瑞利-贝纳德设置，这也是用来调查的大尺度环流的动力学。此外，我们调查的三维流场的重建不同的传感器配置的质量数值。
2017-02-16 physics.flu-dyn
Numerical and Experimental Investigation of Circulation in Short Cylinders
在准备的磁旋转不稳定性（MRI）在液体金属的实验研究中，我们探讨库埃特流具有高度可比的圆柱体之间的间隙，离心稳定的旋转，和高雷诺数。在水中的实验进行了比较与数值模拟。模拟结果表明，与外柱共转的端盖驱动一个强极向环流，重新分配角动量。预测的方位流剖面与实验测量结果吻合良好。正如层流埃克曼环流所预期的那样，自旋下降时间与雷诺数成比例; $Re\le 3200$二维模拟的外推结果与$Re\sim 10^6$的实验结果非常吻合。这表明湍流并不支配有效粘度。进一步详细的数值研究表明，一个强大的径向向内流动附近的两个端盖。在沿内圆柱垂直转向后，这些流动在中平面处会聚，并以径向射流离开边界。为了最小化MRI实验中的这种循环，提出了由多个差动旋转环组成的端盖。模拟预测，一个适当的近似理想的库埃特轮廓可以得到几个环。
2004-05-24 astro-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Shear-Driven Circulation Patterns in Lipid Membrane Vesicles
最近的实验表明，当一个近半球形的脂质囊泡附着在固体表面进行简单的剪切流，它表现出一种模式的膜循环很像偶极涡。这与附着在表面上并受到剪切的不混溶流体液滴的相关问题中出现的环形环流形成鲜明对比。流动模式的这种深刻差异源于膜的横向不可压缩性，其将可观察到的流动限制在膜中的速度场是二维发散自由的那些流动。在这里，我们研究这些循环模式内最简单的模型膜流体动力学。基于Papkovich-Neuber势的流场的系统扩展被开发用于膜与周围流体之间的一般粘度比。与实验结果的比较[C. Vézy，G. Massiera和A. Viallat，软物质3，844（2007）]，并且示出了这样的研究如何能够允许测量膜粘度。讨论了破胶和模式选择问题。
2012-08-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Meridional Circulation Dynamics in a Cyclic Convective Dynamo
地面观测表明，光球层中太阳纬向环流的速度与太阳活动周呈反相变化。目前对这种变化来源的解释是，流入活动区的气流改变了全球地面的纬向环流模式。当这些局部气流在整个半球上积分时，它们有助于轴对称极向水平分量的减慢。对流区深处的这种大规模流动的行为在很大程度上仍然未知。目前的日震技术还不够灵敏，无法捕捉到这种微弱的大尺度流动的动态。此外，绘制对流区内部的纬向环流所需的大量积分时间也掩盖了较短时间尺度上的一些可能的动态。在这项工作中，我们研究了从太阳对流区的3D MHD全球模拟出现的纬向环流的动力学。我们的目的是评估和量化的对流区，循环的大规模磁场可以达到相当大的强度内的对流循环的行为。我们的分析表明，纬向环流的形态和幅度都受到磁场的高度影响，通过对全球角动量分布的影响的磁转矩。由这些磁转矩引起的一个动态特征是在低对流区的中纬度出现一个突出的向上流动，该流动发生在环带的赤道边缘附近，并在周期最大值期间达到峰值。在全球范围内，发电机产生的大规模磁场驱动的纬向流的变化，在形成鲜明对比的传统的运动学通量传输观点的磁场被平流被动的流动。
2017-07-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
Thermoelastic fracturing and buoyancy-driven convection: Surprising sources of longevity for EGS circulation
本文通过数值模拟研究EGS中热弹性破裂与浮力对流的耦合效应，发现裂缝向下扩展可提升热寿命，并证明生产井流入控制能在保持流量和寿命优势的同时改善流动均匀性，使8000英尺双井系统可持续发电8-10兆瓦超过30年。
2023-08-05 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Turbulent Diffusion of Lines and Circulations
我们研究材料线和被动矢量的湍流在无限雷诺数的模型，Kraichnan-Kazantsev系综的速度是白噪声的时间和粗糙（Hoelder连续）的空间。有人认为，“自发随机性”的现象推广到物质线和守恒的循环推广到一个“鞅性质”的随机过程的线。
2007-04-02 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Numerical Assessment of Advective and Diffusive Dynamics of Interacting and Isolated Prototypical Convectively Initiated Circulations
本文通过KRoNUT模型评估了相互作用和孤立对流环流的辐合与扩散动力学，揭示了辐合和扩散在环流演变中的作用及相互作用环流的动力学多样性。
2025-12-02 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Vortex clustering, polarisation and circulation intermittency in classical and quantum turbulence
对湍流的理解是当前物理学中最大的挑战之一，因为没有第一原理理论来解释它们观察到的时空不稳定性。湍流可以看作是相互作用的旋涡的复杂集合。这幅图像在量子湍流中变得准确，量子湍流建立在离散涡丝的缠结上。在这里，我们研究量子和经典湍流中的速度循环统计。我们发现，在量子流中，柯尔莫哥洛夫湍流出现的相关性的旋涡方向，而偏差-相关的不稳定性-起源于他们的非平凡的空间安排。然后，我们链接的空间分布的涡旋在量子湍流中的粗粒度的能量耗散在经典湍流，使现有的模型的经典湍流不稳定性的应用到量子的情况下。我们的研究结果提供了一个量子和经典湍流的不稳定性之间的连接，并启动一个有前途的路径，以更好地了解后者。
2021-11-12 cond-mat.other physics.flu-dyn
Statistics of Extreme Turbulent Circulation Events from Multifractality Breaking
最近的数值探索在高雷诺数流动的非常强烈的环流波动带来了光的湍流不连续性的新方面。涡流气体建模的想法，介绍了这样的发展，导致了准确的描述的核心和中间尾部的环流概率分布函数（cPDF），以及标度指数相关的统计时刻的流通。通过强调多重分形破裂（其突出的唯象成分之一）是揭示cPDF尾部渐近形式的关键概念，我们扩展了湍流涡旋气体图像的预测范围。一个显着的分析协议发现与以前的结果内的瞬子方法的框架内的流通不稳定性。
2022-11-15 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Assimilation of nearly turbulent Rayleigh-Bénard flow through vorticity or local circulation measurements: a computational study
University of Virginia（弗吉尼亚大学）；University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Indiana University（印第安纳大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本文提出一种连续数据同化算法，用于仅使用涡度或局部环流测量的二维 Bénard 对流问题。算法通过在涡度方程中加入阻尼项来约束模型，数值结果表明当仅使用空间粗粒测量涡度时，算法的近似解收敛于未知参考解。
2017-09-07 cs.NA math.AP math.NA
Metric Geometry Governs Optimal Control in Driven Stokes Flows: Magnetic Driving and Beyond
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究揭示在斯托克斯流中，洛伦兹力诱导的可调环流可通过度量几何确定最优控制路径，展现各向异性扩散特性，方法适用于通用驱动斯托克斯流。
2026-05-11 math.CV physics.flu-dyn
New conserved vorticity integrals for moving surfaces in multi-dimensional fluid flow
对于任何n维黎曼流形中的无粘流体流动，新的守恒涡度积分推广螺旋度，拟能，和熵循环推导出低维表面，沿流体流线。条件确定的积分产生常数的流体的运动。在无粘性流体是等熵的情况下，这些新的运动常数将开尔文环流定理从封闭回路推广到任何维的封闭表面。
2012-12-14 math-ph math.MP physics.flu-dyn
A dynamic-kinematic 3D model for density-driven ocean circulation flows: Construction, global well-posedness and dynamics
海洋中的不同浮力表面源可以引起密度驱动的流，其结合更快的流分量以创建多尺度3D流。位温和盐度是确定海洋位密度的活跃示踪剂：它们的分布强烈影响密度驱动分量，而总流量则影响它们的分布。我们提出了一个强大的框架，允许一个研究的影响，一般的3D流密度驱动的速度分量，通过构建一个模块化的基于观测的3D模型的中间复杂性。该模型包含一个不可压缩的速度耦合两个平流-扩散方程，温度和盐度。而不是解决的Navier-Stokes方程的速度，我们认为一个流动组成的几个时间上分离，空间上预定的模式。其中一种模式模拟密度驱动流：其空间形式描述密度驱动流结构，其强度由平均密度差动态确定。其他模式是完全预先确定的，由任何不可压缩的、可能不稳定的3D流组成，例如由运动学模型、观察或模拟确定。该模型是由两个非局部偏微分方程组成的非线性弱耦合系统。我们证明了它的适定性的意义下的Hadamard，并获得严格的边界解析解。该模型的海洋系统的相关性表明，通过调整模型，以模仿北大西洋的动态。在一个限制下，该模型恢复了简化的海洋盒子模式，在另一个限制下，恢复了海洋混沌平流的运动学模型，这表明它可以用于研究海洋中的空间相关反馈过程。
2022-08-08 math.AP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Statistics of the General Circulation from Cumulant Expansions
大尺度大气流的非线性程度可能不会高到不能用累积量的系统展开式来进行统计描述。我通过检验大气环流的两层斜压模式扩展了以前的工作。累积展开的不动点描述了非平衡模型的统计恒定状态。这样得到的时间统计数据与直接数值模拟积累的数据吻合得很好。
2010-08-14 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.ao-ph
Flying in a superfluid: starting flow past an airfoil
本文研究了从静止加速到有限速度的翼型的超流绕流。使用模拟的格罗斯-Pitaevskii方程，我们发现惊人的相似之处，粘性流：从生产的起始涡收敛到一个量化的版本的库塔-Joukowski循环的翼型环流。我们通过唯象的论证预测了由给定的箔片成核的量子化涡旋的数量。我们进一步发现失速行为由翼型速度，而不是迎角，在经典的流动。最后分析了翼型的升力和阻力。
2019-09-23 cond-mat.quant-gas physics.comp-ph physics.flu-dyn
Earth's rotation forms the general circulation of the atmosphere
该研究提出地球自转产生的离心力形成非静力压力梯度，从而维持由极地与赤道温差驱动的大气环流，该环流由三股方向相反的气流组成。
2023-06-19 physics.ao-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Statistical theory of reversals in two-dimensional confined turbulent flows
结果表明，截断欧拉方程，即一组有限的常微分方程的振幅的大规模模式，可以正确地描述复杂的过渡动力学，发生在一个封闭的二维Navier-Stokes流与底部摩擦和空间周期强迫的湍流制度。特别是，湍流背景上的大尺度环流的随机反转涉及的大尺度环流速度的概率分布函数的分叉，所描述的相关的微正则分布，显示从高斯到双峰和打破遍历性的过渡。一个最小的13模式模型再现这些结果。
2016-07-04 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
