Flow and air-entrainment around partially submerged vertical cylinders
本文实验研究部分浸没垂直圆柱体匀速运动时的阻力与自由表面变形，揭示空腔和尾流两种空气卷入模式，并给出空腔卷入临界速度的标度关系及高弗劳德数下阻力随Fr线性变化的规律。
2019-05-20 physics.flu-dyn
Wake interaction of two disks falling in tandem
流体动力学视频演示了雷诺数接近100时两个圆盘的相互作用。两种荧光染料被用来显示每个尸体的尾流。我们可以观察到，由于前体尾流提供的卷吸，后体加速，并最终赶上前体。然后，厚盘（直径/厚度= 3）失去它们的初始尾流，横向分离并并排下落。相反，较薄的圆盘（d/t = 10）的尾流合并成一个单一的尾流，物体继续下降，采用稳定的Y形配置。
2010-10-13 physics.flu-dyn
Bluff body drag manipulation using pulsed jets and Coanda effect
实验研究了射流激励对三维钝头体尾流和阻力的影响。切向于主流的射流允许以可变的频率和振幅迫使尾流。根据强迫条件，可以区分两种流态。首先，在宽带驱动的情况下，频率包括自然的唤醒时间尺度，射流结构的对流增强尾卷吸，缩短再循环流的长度，并增加阻力。其次，在较高的驱动频率，剪切层偏差导致流体船尾的尾流。它还降低了其湍流动能，从而减少了朝向再循环流的动量夹带。这两种机制的结合产生了基础压力的升高，并降低了模型的阻力。两种驱动制度的特点是在几个上游条件和控制参数的互补速度，压力和阻力测量。通过增加弯曲的表面，偏离射流的柯恩达效应，周期性的驱动加强和阻力减少约20%的实现。非定常柯恩达吹除不仅加剧了流动偏差和底压恢复，而且保持了非定常高频对湍流场的强迫作用。目前的研究结果鼓励进一步发展的流体控制，以改善道路车辆的空气动力学，并提供了一个互补的洞察尾流动力学和阻力之间的关系。
2018-08-12 physics.flu-dyn
Global wake instabilities of low aspect-ratio flate-plates
本文研究了垂直于来流放置的平板后发展的三维定常尾流的线性不稳定性。这里考虑的是以低长宽比$L$为特征的板。通过在$1 \le L \le 6$范围内改变该纵横比，识别出三种不稳定情形。对于非常低的纵横比$1 \le L \le 2$，流动首先是不稳定的，当雷诺数增加时，由一个稳定的全球模式，打破了顶部/底部平面反射对称。对称定常流通过一个叉状分叉分叉，朝向一个非对称定常尾流分叉，类似于球体和圆盘后面的轴对称尾流的情况。对于大展弦比$2.5 \le L \le 6$，第一不稳定模态也破坏了顶底对称性，但是是不稳定的。对于二维圆柱后的尾迹，出现了Hopf分叉。最后，一个中间制度$2 \le L \le 2.5$被发现的流动变得第一不稳定的非定常模式，打破了左/右平面反射对称。
2014-01-28 physics.flu-dyn
Time-varying wind-turbine wakes at high Reynolds numbers
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Queen’s University（女王大学）
研究高雷诺数下风力发电机尾流的时变特性，探讨时变扰动对尾流动力学的影响，发现尾流扰动以尾流速度非线性传播，需通过拉格朗日变换考虑尾流运动以实现准稳态描述。
2026-03-20 physics.flu-dyn
From unsteady to quasi-steady dynamics in the streamwise-oscillating cylinder wake
在流向上以远低于脱落频率$f_s$的频率$f_f$振荡的圆柱绕流，与这些频率具有相同数量级或横向振荡构型的情况相比，研究相对较少。本文利用粒子图像测速技术和Koopman模态分解方法研究了强迫频率为$f_f/f_s \sim 0.04-0.2$和平均雷诺数为$Re_0 = 900$的圆柱尾迹的流向振荡。振荡的幅度使得瞬时雷诺数始终保持在旋涡脱落的临界值以上。尾流的表征揭示了一系列与两个频率的相互作用相关的现象，包括强迫对尾流结构的振幅和频率的调制。Koopman分析揭示了Koopman模式的频率扩展。一个标度参数和相关的转换开发的非定常，或强迫，系统的动态的准定常，或非强迫，系统。对于流向振荡的圆柱体，它示出，这种转换导致一个Koopman模式分解类似的非强迫系统。
2020-07-10 physics.flu-dyn
Hydrodynamics of an oscillating cylinder inline with steady current
本研究在Re=500下数值研究共线振荡圆柱的尾流与受力，揭示不同λ*区间的尾流作用机制、同步模态的阿诺德舌分布及涡脱落规律，验证了Morison方程仅在小λ*范围适用。
2024-09-13 physics.flu-dyn
A single oblate spheroid settling in unbounded ambient fluid: a benchmark for simulations in steady and unsteady wake regimes
我们已经进行了光谱/光谱元素模拟的一个单一的扁球体与小的几何纵横比解决在一个无界的环境流体，伽利略数的范围内涵盖了各种制度的运动（稳定的垂直，稳定的倾斜，垂直周期和混乱）。所提供的高保真数据包括颗粒数量（混沌情况下的统计数据），以及流量剖面和压力图。参考数据可用作其他数值方法的额外基准，其中对特定目标参数点进行仔细的网格收敛研究通常是有用的。我们进一步描述了一个特定的浸入边界法（Uhlmann，J. COMPUT. Phys，209（2）：448- 476，2005），以使得能够跟踪非球形颗粒。最后，参考情况下，计算与此沉浸边界方法在不同的空间和时间分辨率，网格收敛性讨论了各种制度的球体粒子运动。交叉验证的结果可以作为一个指导方针的设计与类似的非一致性方法的帮助下，涉及球形粒子的伽利略数${\cal O}(100)$的模拟。
2020-11-15 physics.flu-dyn
Numerical validation and physical explanation of the universal force theory of three-dimensional steady viscous and compressible flow
在最近的一篇论文中，Liu et al. [``Lift and drag in three-dimensional steady viscous and compressable flow ''，Phys. Fluids 29，116105（2017）]获得了一个通用的理论，用于三维稳定流中物体上的气动力，从不可压缩一直到超音速状态都有效。在该理论中，总气动力可以仅由定常线性远场中单个尾迹面上的涡量分布来确定。尽管这一结果至关重要，但其有效性和在实践中的表现尚未得到研究。本文对三维机翼的亚音速、跨音速和超音速流动进行了雷诺平均纳维尔-斯托克斯数值模拟。由万有力理论得到的气动力与由标准壁面应力积分得到的气动力进行了比较。这两个公式之间的协议首次证实了理论的有效性在三维定常粘性和可压缩流。普适公式的良好性能主要是由于尾流中的湍流粘度远大于其中的分子粘度，这可以显著减小定常线性远场到物体的距离。为了进一步验证理论的正确性，将理论计算结果与数值模拟结果进行了比较。通过识别尾流中不同的涡量源来解释与理论的普遍性相关的基本物理。
2020-12-21 physics.flu-dyn
Symmetry breaking in a 3D bluff-body wake
本文研究了三维轴对称钝体尾流在低雷诺数区的动力学行为，在低雷诺数区，通过时空对称破缺发生转捩。线性稳定性分析，以确定与对称性破缺相关的临界雷诺数，以及相关的本征模式，称为全球模式。分析表明，轴对称稳定的底部流动打破了旋转对称性，通过一个干草叉$m=1$分叉，与以前报道的轴对称尾流的结果。在此阈值以上，稳定基流是稳定的，具有平面对称性的三维。一个三维的全球稳定性分析周围的稳定的反射对称的基流，假设没有均匀的方向，准确地预测的Hopf分叉阈值，这导致不对称的旋涡脱落。DNS模拟验证了稳定性的结果，并在早期的混沌政权的流拓扑结构的特征。
2017-03-21 physics.flu-dyn
Influence of Turbulence Length Scale and Platform Surge Motion on Wake Dynamics in Tandem Floating Wind Turbines
Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；YPlasma Actuator Technologies Inc.（YPlasma执行器科技有限公司）
本研究探讨了湍流长度尺度和平台运动对双浮式风力发电机尾流动力学的影响，发现较大的湍流尺度能增强尾流混合并提高下游功率输出。
2026-03-02 physics.flu-dyn
Revealing the mechanism and scaling laws behind equilibrium altitudes of near-ground pitching hydrofoils
本研究通过升力分解揭示近地俯仰水翼平衡高度由尾迹诱导升力与准稳态升力平衡产生，推导相关标度律并明确其适用范围，为地面效应及集群水翼研究提供关键理论支撑。
2023-04-27 physics.flu-dyn
Collective Behavior of Clusters of Free-to-Move Cylinders in the Wake of a Fixed Cylinder
本文研究了固定圆柱尾流中可自由移动圆柱簇的集体行为，发现无论初始配置如何，圆柱最终趋向形成线性稳态排列，此时升力均值可忽略且总阻力降低，复杂尾流被涡流行取代，质量比降低仅影响振荡不影响最终位置。
2024-11-17 physics.flu-dyn
Proper Orthogonal Decomposition Analysis and Modelling of the wake deviation behind a squareback Ahmed body
本文对雷诺数Re = 104时方背Ahmed体的三维绕流进行了数值研究。适当的正交分解（POD）被应用到一个数据库中，以描述和建模的流动动力学。与实验在较高的雷诺数在一个平面部分的近尾流在中间高度的比较表明，模拟捕捉到几个功能的实验流，特别是反对称准定常偏差模式。3-D POD分析允许我们根据模式对整个域上的动能的贡献对不同的物理过程进行分类。结果发现，占主导地位的波动模式在整个域对应的3-D准定常尾流偏差，其幅度是很好地估计从2-D近尾流数据。下一个最有力的流动波动包括旋涡脱落和气泡泵送机制。结果表明，偏差的大小与叶展方向涡脱落的强度和吸力面阻力系数呈负相关。最后，我们发现，尽管分解的收敛速度很慢，但基于POD的低维模型再现了实验观察到的尾流偏差的动态，以及模拟中确定的全局模式的主要特征。
2019-09-28 physics.flu-dyn
Reynolds number effects on the bistable flows over a wavy circular cylinder
波浪圆柱尾迹具有双稳态特性。取决于初始条件，尾流的最终状态可以发展成定常流（状态I）或周期性脱落（状态II）。在本文中，我们进行直接的数值模拟，以揭示雷诺数对这两个尾流状态的影响。随着雷诺数的增加，状态I尾流中的定常涡结构沿展向方向来回摆动，导致阻力的低频波动，但不会导致升力。对于状态II，雷诺数的增加与升力系数中另一个谱峰的出现有关。二次频率与尾流中高度三维的旋涡结构有关。对于这两种状态，尾流过渡到湍流在较高的雷诺数，与小尺度涡的发展。本文进一步研究了绕波动圆柱的流向突风流动。时变的流入速度导致瞬时雷诺数从绝对不稳定流态到双稳态流态的大范围变化。根据来流速度变化的周期，在绝对不稳定流态下增长的尾流扰动可以在状态I尾流中衰减，或者增长到足够大以触发过渡态II，从而导致流动控制功效的损失。上述分析揭示了在未探索的雷诺数下双稳态状态的新的流动物理，并展示了非定常流动中两种状态之间的复杂过渡行为。从这项研究中获得的见解提高了对波浪圆柱体的尾流动力学的理解。
2022-08-31 physics.flu-dyn
Idealised Turbulent Wake With Steady, Non-Uniform Ambient Density Stratification
地球物理环境中的密度分层可能是不均匀的，特别是在温盐阶梯和大气层过渡中。然而，非均匀分层通常近似于平均环境密度随高度的变化。这种近似经常在数值模拟中使用，因为它大大简化了计算。在本文中，直接数值模拟使用$4096 \times 2048 \times 2048$网格点来解决理想化的湍流尾流在非均匀分层流体进行了分析，以了解假设线性分层的后果。对于密度随高度平均变化相同但局部分层$d\bar ρ(z)/dz$不同的流动，流动动力学取决于比率$ξ=δ_{\cal U}/δ_ρ$，其中$δ_{\cal U}$和$δ_ρ$是平均流动的特征速度和密度垂直尺度高度。结果表明，一个稳定的分层流将表现出类似于非分层流的特性时，$ξ> 2$，即使平均分层是相当强的。特别是，结果表明，当$ξ> 2$。
2020-11-09 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Population Distribution in the Wake of a Sphere
物体尾流的热质传递的流体物理学对于自然现象和许多工程应用都有重要意义。在这里，我们报告的人口密度的空间分布的流体速度，压力，标量浓度和标量通量的尾流通过一个球体在稳定的尾流制度（雷诺数25至285）的数值结果。我们发现人口密度是很好地描述了洛伦兹分布。我们观察到这显然是普遍的形式，在对称的尾流制度，并在更复杂的三维尾流结构的稳定倾斜制度与雷诺数大于225。粒子数密度分布表明无量纲动能和标量通量随雷诺数的增加而增加，而无量纲标量粒子数密度随雷诺数的变化可以忽略不计。
2020-08-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Suspension flows past bluff bodies: Investigation in a microfluidic environment
这一系列流体动力学视频说明了在微流体装置内流过各种钝体障碍物的非胶体颗粒悬浮液的行为。将直径为7 μm、体积分数为8.4%的聚苯乙烯颗粒用由水和少量甘油组成的悬浮液小心地制成中性浮力。通道深度为60 μm，垂直于流动方向的障碍物的典型长度为200 μm。根据障碍物的尺度，改变流速以产生雷诺数，其范围约为60 < Re < 500;深度方向上的狭窄尺寸抑制了不稳定性和旋涡脱落的发生，因此研究的流动被认为是稳定的（除了颗粒尺度波动）。粒子被观察到在障碍物的尾流区域被耗尽。在某些情况下，整个尾流中没有颗粒;在其他情况下，尾流的一部分中有颗粒再循环，而尾流的一部分完全没有颗粒。实验观察表明，如果粒子被迫进入一个最初的粒子耗尽区，他们最终会离开，并将尾流带到其原始状态，这意味着这些是稳态分布。
2010-10-15 physics.flu-dyn
From Dead-Band to Steady Rotation: Three-Dimensional Vortex Dynamics of Self-Starting Vertical-Axis Wind Turbines
Lakehead University（湖首大学）；Department of Mechanical and Mechatronics Engineering, Lakehead University（湖首大学机械与机电工程系）
本研究提出一种计算高效的展向周期性三维大涡模拟框架，用于分析自启动垂直轴风力机的涡动力学，揭示死区与快速加速阶段的流动差异，并支持参数化研究。
2026-09-25 physics.flu-dyn
Airfoil wake modification with Gurney flap at Low-Reynolds number
研究了低雷诺数下Gurney襟翼对对称NACA翼型尾迹的复杂修正。本文对雷诺数为$Re = 1000$的NACA 0000（平板）、0006、0012和0018翼型的二维不可压缩流动进行了数值分析，以考察襟翼对流动的修正作用。虽然在大迎角下可以通过机翼上的格尼襟翼获得高升力，但也观察到空气动力的高度不稳定性。对尾流结构和升力谱的分析揭示了影响气动性能的四种特征尾流模式（定常、2S、P和2 P）。襟翼在大迎角和襟翼高度范围内的影响被认为是识别这些尾流模式的发生，并被封装在尾流分类图中。同伴的三维模拟也进行了检查的三维尾迹制度的影响。展向不稳定性，出现较高的攻角被发现抑制出现的2 P模式。使用的尾迹分类图作为指导格尼襟翼选择在不同的操作条件，以实现所需的气动性能进行了讨论。
2017-10-25 physics.flu-dyn
The high-Reynolds-number stratified wake of a slender body and its comparison with a bluff-body wake
采用高分辨率混合方法对细长体高雷诺数分层尾迹流场进行了数值模拟。尾流发生器是一个6：1的长椭球体，带有一个翻转边界层，基于直径的体雷诺数为$Re= U_\infty D/ν= 10^5$，体弗劳德数为$Fr=U_\infty/ND=\{2,10,\infty\}$。对于钝体，尾流缺陷速度（$U_d$）按不同的尾流衰减率\citep{Spedding1997}分三个阶段衰减。但是，阶段之间的转换点不遵循预期的$Nt = Nx/U_\infty$值。与相似条件下圆盘尾流的比较\citep{Chongsiripinyo2020}量化了尾流发生器--钝体与细长体--在分层流中的影响。强分层$Fr=2$尾流处于共振状态。定常背风波强烈调制的平均流量，相对于磁盘，$Fr=2$球状体唤醒显示出较早的过渡，从非平衡（NEQ）阶段的准二维（Q2 D）阶段。NEQ-Q2 D转变之后是湍流动能和水平尾流曲折的急剧增加。在$Fr=10$，NEQ阶段的开始被延迟。动能和势能水库（平均和湍流）之间的转移进行了分析，并在相空间（当地弗劳德和雷诺数作为坐标）的流量进行了比较。总的来说，本研究的结果指出，很难找到一个通用的框架分层尾流演变，独立的身体的功能，并提供见解如何浮力效应取决于尾流发生器。
2023-02-19 physics.flu-dyn
Experimental study of developing free-falling annular flow in a large-scale vertical pipe
本文通过PIV测量和液滴分离技术，实验研究了类似BDS的垂直管道中自由下落环状流的发展过程，发现液膜速度与厚度符合经验预测，且T型入口产生更高夹带分布。
2023-10-20 physics.flu-dyn
Formation mechanism of hairpin vortices in the wake of a truncated square cylinder in a duct
本文研究了在雷诺数为临界阈值附近时，在管道中截断方柱尾流中发夹涡的层流脱落。通过对定常流态的详细分析，揭示了发夹涡的形成机理。我们发现，与以前的研究中类似的结构，发夹涡的动力学是englands与反向旋转对流向涡，我们发现在近尾流的底部产生的（这些通常被称为基涡）。特别是，一旦发夹结构被释放，基涡就附着在它上面，形成它的支腿，因此这些是流向的，而不是像以前在无约束尾流或低展弦比圆柱体后面观察到的那样是展向的。我们还挑选出一个线索的欧米茄形涡，通过一种机制，是类似于活跃在近壁湍流之间的连续发夹涡。最后，我们将展示如何动态的结构，我们确定的阻力系数和Strouhal数的演变时，雷诺数的变化。
2010-02-12 physics.flu-dyn
Towards eliminating the nonlinear Kelvin wake
本文用受迫 Kadometsev-Petviashvili 方程分析有限深水面运动局域强迫产生的非线性 Kelvin 尾流，并证明可通过选择强迫分布获得稳定、可实验观测的无波解。
2024-10-02 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Unsteady Wave Drag on a Disturbance Moving Along an Arbitrary Trajectory
本文推导空气-水界面任意运动扰动的尾迹与波阻解析公式，证明有限时间达到恒速时非定常位移收敛于 Havelock 定常解，并评估准静态公式的适用边界。
2020-06-26 physics.flu-dyn
Real-time reinforcement learning for turbulent state-dependent control in a bluff-body wake
Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出REACT框架，通过实时强化学习控制风洞中 bluff-body 唆流，减少阻力并实现能耗节省，发现动态抑制相干结构能提高效率。
2026-05-14 physics.flu-dyn
Impact of trailing wake drag on the statistical properties and dynamics of finite-sized particle in turbulence
本文用欧拉-拉格朗日模型研究了统计均匀各向同性湍流中有限尺寸中性浮力粒子的速度和加速度的统计特性。粒子的运动方程除了附加质量和定常Stokes阻力外，还考虑了非定常Stokes阻力（称为Basset-Boussinesq历史力）和基于Schiller-Naumann参数化的非Stokes阻力，以及有限尺寸的Faxen修正。我们关注在低泰勒-雷诺数Re_lambda ~ 31下的流动的情况，对于该情况，可用作参考的完全解析的数值数据是可用的（Homann & Bec 651 81-91 J. Fluid Mech.（2010））。值得注意的是，我们表明，虽然阻力总是对加速度统计的影响很小，他们的作用是重要的速度行为。我们还建议，作为其大小的函数的粒子速度方差的标度关系，这已被首次检测到在完全解决的模拟，并不源于背景湍流的惯性尺度特性，但它很可能是从产生的非斯托克斯分量的阻力后的粒子。此外，通过与完全解决的模拟比较，我们表明，Faxen校正的附加质量具有主导作用的粒子加速度统计，即使在惯性范围内的大小的粒子。
2010-08-17 physics.flu-dyn
Wake transitions and melting dynamics of a translating sphere in warm liquid
研究了在暖液体中移动球体的熔化动力学，揭示了不同雷诺数下界面演变的四个阶段及浮力对熔化过程的影响。
2025-12-18 physics.flu-dyn
Transient growth mechanisms of low Reynolds number flow over a low-pressure turbine blade
本文对T-106/300低压涡轮风扇叶片周期性排列的三维扰动流场进行了直接瞬态增长分析。该方法是基于一个奇异值分解的流量演化算子，线性化的稳定或周期性的基流。这种分析产生了最优的增长模式。以前的工作的全局模式的稳定性分析，这种流动的几何形状表明，流动是渐近稳定的，表明非模态的过渡解释可能是更合适的。目前的工作扩展了以前的调查到周围的稳定的基流的瞬态增长，更高的雷诺数和周期性的基流。据发现，显着的瞬态增长的最佳模式表明一个合理的路线过渡相比，这种配置的模式增长。的空间范围和本地化的最佳模式进行检查和可能的物理触发机制进行了讨论。据发现，对于较长的时间和较长的展向波长，在剪切层中的分离激发尾流模式。对于较短的时间和展向波长，较小的增长与近尾流的激发观察。
2013-02-12 physics.flu-dyn
Wake of inertial waves of a horizontal cylinder in horizontal translation
本文从理论和实验上分析了直径为$d$的水平圆柱体在绕垂直轴以速率$Ω$旋转的流体中以恒定速度$U$水平平移后的尾流。使用粒子图像测速测量在旋转框架，我们表明，尾流是稳定的雷诺数${\rm Re}=Ud/ν$远大于在非旋转流体的旋转。在探索的参数范围内，稳定性极限为${\rm Re} \simeq (275 \pm 25) / {\rm Ro}$，${\rm Ro}=U/2Ωd$为Rossby数，表明稳定化过程受边界层中的Ekman抽吸控制。在低Rossby数时，尾流的形式为惯性波的静止模式，类似于船后表面重力波的尾流。我们将这种定常尾流模式与最初由[Johnson，J. Fluid Mech.120，359（1982）]提出的模型进行比较，该模型假定自由滑移边界条件和弱流向扰动。我们的测量结果表明与此模型的${\rm Ro}\lesssim 0.3$的定量协议。在较大的Rossby数，尾迹的相位模式是接近的预测为一个无限小的线对象。然而，尾流振幅和相位的起源是不正确的描述弱流向扰动模型，要求在中等转速的边界条件的替代模型。
2018-02-21 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Quasi-steady evaporation of deformable liquid fuel droplets
本研究利用直接数值模拟探讨了高压对流环境下正癸烷液滴变形对蒸发速率的影响，发现高雷诺数下变形显著提升蒸发速率，且局部蒸发通量与曲率及尾流混合密切相关。
2023-07-31 physics.flu-dyn
Numerical analyses of the flow past a short rotating cylinder
本研究通过直接数值模拟和全局稳定性分析，研究了短旋转圆柱的尾流动力学，揭示了旋转效应导致的多种不稳定模态和尾流模式转变。
2023-11-14 physics.flu-dyn
Internal gravity waves in flow past a bluff body under different levels of stratification
本文采用大涡模拟研究了圆盘钝体在分层环境中水平运动的流场，发现通过包含分离区的等效物体线性理论分析可准确预测背风波，并揭示了不同 Fr 和 Re 下尾迹波能量的主导地位转变与普适性统计特征。
2024-08-26 physics.flu-dyn
Imperfect bifurcations in a laminar 3D bluff body wake: effect of pitch and yaw
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文通过三维计算和弱非线性分析，研究俯仰与偏航对Ahmed体层流尾迹分岔的影响，揭示不完美分岔导致的主次分支稳定性变化及丰富分岔图。
2026-10-01 physics.flu-dyn
Predictions of steady and unsteady flows using machine-learned surrogate models
本研究利用神经网络学习流动参数相关性，构建替代模型，分别用于非稳态湍流模拟和转子尾流预测，其中湍流模型优于URANS，转子模型初步验证了假设。
2023-05-05 physics.flu-dyn
Rise regimes of freely rising droplets with a moderate viscosity ratio
Helmholtz-Zentrum Dresden--Rossendorf, Institute of Fluid Dynamics（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心，流体力学研究所）；State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures, School of Aerospace, Xi'an Jiaotong University（西安交通大学航天学院，机械结构强度与振动国家重点实验室）；Institut universitaire de France（法国大学研究院）
通过数值模拟研究中等粘度比（μ*=0.62）的甲苯液滴在水中自由上升的动力学，揭示了从稳态垂直上升到混沌路径的丰富状态序列，并发现内部流动失稳是路径不稳定的核心机制。
2026-06-07 physics.flu-dyn
On the fluid-structure interaction of a flexible cantilever cylinder at low Reynolds numbers
本文对均匀横流中柔性悬臂圆柱的流固耦合问题进行了数值研究。采用基于三维纳维-斯托克斯方程和Euler-Bernoulli梁理论的全耦合流固耦合求解器。我们研究了圆柱体在大范围的折合速度（$U^*$）、质量比（$m^*$）和雷诺数（$Re$）下的动力学。特别感兴趣的是探索在层流亚临界$AR=100$区域（即，无周期性涡旋脱落）。我们评估在何种程度上，这样一个灵活的圆柱形梁可以维持流致振动和表征的贡献，梁的灵活性，在低$Re$尾流的稳定性。我们表明，当满足一定的条件时，柔性悬臂柱进行持续的大幅振动。的振荡的频率被发现匹配的周期性流体力的频率为一个特定的系统参数范围。在此范围内，横向振动的频率被示出为与气缸的第一模式固有频率匹配，这表明锁定现象的存在。锁定制度的范围被证明有很强的$Re$和$m^*$的依赖性。研究发现，与静止刚性圆柱尾流的定常尾迹不同，低质量比柔性悬臂圆柱尾流在低至$Re=22$的雷诺数下会在锁定区失去稳定性。一个组合的VIV驰振型不稳定性被证明是可能的原因，在这个$Re$制度的尾流不稳定性。这些研究结果试图概括我们的理解，在柔性悬臂梁结构的流动引起的振动，并可能产生深远的影响，新型流量测量传感器的发展。
2021-05-25 physics.flu-dyn
Resonance in vortex-induced in-line vibration at low Reynolds numbers
本文结合流体动力学理论，对圆柱在自由流场中的涡激振动进行了数值模拟。最初，它表明，增加雷诺数从100到250的结果在一个固定的质量比$m^*=5$的峰值响应幅度增加了12倍。随后，$m^*$在180的固定雷诺数下从2变化到20。响应振幅作为折合速度$U^*$的函数，显示出一个单一的激励区域，其峰值振幅约为圆柱体直径的1%，与$m^*$值无关。振动总是由单个涡的交替脱落激发的。我们发展了一个新的模型，包括一个无粘惯性力，准定常阻力，尾流阻力诱导的旋涡脱落。我们的分析表明，尾流阻力适当地捕获了一个渐进的转变，在其相位变化作为一个函数的$U^*$的旋涡脱落的时间，而尾流阻力的大小显示在激发区域内的共振放大。我们使用的理论来说明为什么峰值振幅，发生时的振动频率是等于在静止的流体中的结构频率，不依赖于$m^*$，与我们的模拟，以及以前的实验在雷诺数高于这里考虑。这一新理论提供了迄今为止文献中采用半经验方法无法获得的物理见解。
2020-11-15 physics.flu-dyn
Controlled reattachment in separated flows: a variational approach to recirculation length reduction
采用变分法推导了分离流中回流长度对定常强迫的敏感性的解析表达式。本文对雷诺数为$40 \leq Re \leq 120$的二维圆柱定常绕流进行了亚临界和超临界区域的线性灵敏度分析。确定了对体积强迫和壁吹/吸最敏感的区域。控制配置，减少再循环长度的基础上设计的灵敏度信息，特别是小缸用作控制装置在主缸的尾流，在缸壁和流体吸入。对全非线性Navier-Stokes方程计算的验证表明，对于小振幅控制，具有很好的一致性。系统地研究了受控流的线性稳定性。在中等雷诺数下，我们观察到，控制减少回流长度的区域对应于它对与旋涡脱落相关的最不稳定全局模式具有稳定作用的区域，而该属性在较大雷诺数下不再成立。
2014-10-02 physics.flu-dyn
The drag-adjoint field of a circular cylinder wake at Reynolds numbers 20, 100 and 500
本文分析了纳维-斯托克斯方程的伴随解。本文重点研究了三种雷诺数Re_D=20、100和500时圆柱绕流的流动。伴随公式中所关心的量是圆柱上的阻力。我们使用经典的流体力学方法来分析伴随解，它是一个类似于流场的矢量场。讨论了伴随场动能的产生和耗散。我们还导出了伴随场沿封闭物质围道的环流演化。这些分析结果被用来解释本文提出的伴随方程的三个数值解。伴随解在Re_D=20时为粘性定常流，表现出下游抽吸和上游喷射，与流场的预期行为相反。伴随解在Re_D=100时为周期性二维非定常流动，在近尾流区呈现周期性豆状环流。Re_D=500时的伴随解是一个三维非定常湍流，它具有由近尾流中的剪切层产生的复杂动力学特性。伴随解的大小以第一个李雅普诺夫指数的速率呈指数增长。这些数值结果与本文提出的理论分析有很好的相关性。
2013-07-06 math-ph math.MP physics.comp-ph
Design Implications of Chord Length and Number of Blades on Self-Starting Process in Vertical-Axis Wind Turbines
Nature-Inspired Engineering Research Lab (NIERL), Department of Mechanical and Mechatronics Engineering, Lakehead University（湖首大学机械与机电工程系自然启发工程研究实验室）
研究通过URANS模拟分析了翼型长度和叶片数量对垂直轴风力机自启动过程的影响，发现增加叶片数可提升早期加速但降低稳态尖速比，而增加翼型长度则促进自启动但增加粘性损失。
2026-03-02 physics.flu-dyn
Linear modal instabilities around post-stall swept finite-aspect ratio wings at low Reynolds numbers
本文用数值方法研究了在雷诺数为400时，在展弦比为4和8的两个机翼上，在一定迎角和后掠角范围内，有限翼展非锥形机翼上流动的线性模态不稳定性。底流是通过直接数值模拟产生的，将非定常不可压缩三维纳维-斯托克斯方程推进到定常状态，或使用选择性频率阻尼获得定常线性不稳定流。本文首次用谱元时间步进解算器识别了后掠机翼的三维非稳定线性整体模态。机翼几何形状和流动参数对这些模式的影响已被详细研究。发现增大迎角会使流动不稳定，而增大后掠角则有相反的效果。在非后掠机翼上，TriGlobal分析表明，最不稳定的整体模态峰值出现在尾流的中翼展区域;随着后掠的增加，模态结构的峰值向翼尖移动。然后，采用数据驱动分析来研究机翼几何形状和流动条件对非线性尾迹的影响。在非后掠机翼上，小迎角时的主导模态是类似开尔文-亥姆霍兹不稳定性，在性质上类似于相同条件下无限翼展机翼的整体模态。在大迎角和中等后掠角时，主要模态是称为干扰模态的结构。在大后掠角时，这种模态在大展弦比机翼上演变成细长的流向涡，而在较短机翼上，它变得与叶尖涡不稳定性难以区分。
2021-02-08 physics.flu-dyn
