3D Printing of Fluid Flow Structures
我们讨论使用3D打印来物理可视化（具体化）流体流动结构。这种3D模型可以作为一种令人耳目一新的动手手段，以获得更深入的物理见解，形成复杂的相干结构的流体流动。在这篇简短的论文中，我们提出了一个获取3D流场数据并生成可提供给3D打印机的文件格式的一般过程，并提供了两个3D打印流结构的例子。还提供了执行此过程的示例代码。3D打印的流动结构不仅可以加深我们对流体流动的理解，还可以让我们在教育和推广环境中近距离展示我们的研究成果。
2017-07-05 physics.flu-dyn
Flow of Fractal Fluid in Pipes: Non-Integer Dimensional Space Approach
利用向量微积分在非整数维空间中的推广，我们考虑了不可压缩粘性分形流体在管道中的Poietille流动。分形流体被描述为非整数维空间中的连续体。本文给出了非整数维空间纳维-斯托克斯方程的推广形式，并给出了分形流体在管道中定常流动的解和相应的分形流体流量。
2015-03-10 physics.flu-dyn
The influence of controlled vibration effects on fluid flow
本文研究了受控振动对流体流动和传热的影响，发现周期性振荡能对称化扩散器中的不对称流动，影响瑞利-伯纳德对流和单晶生长中的边界层宽度。
2023-12-21 physics.flu-dyn
Natural modes of the two-fluid model of two-phase flow
提出了一种基于物理的方法，从汉密尔顿原理推导出两相流双流体输运方程的适定实例。用表观速度和漂移通量代替各流体的平均速度来表示双流体流动的状态。这自然地产生了两种主要运动模式的守恒方程：全局质心流和流体之间的相对速度。适定方程可以通过模拟流体之间的相互作用（如尾流和涡流）引起的波动结构中的动能储存来获得。这样，方程可以被正则化，而不会在过程中丢失负责流型形成和过渡的不稳定性。一个具体的情况下，垂直的空气-水流进行了分析，显示本模型的能力，以预测形成的弹状流制度的列车的非线性波。
2021-01-16 physics.flu-dyn
Some new parallel flows due to Lorentz forces in electrically conducting fluids
本文研究了平行平板间充分发展流动和平行洛伦兹力作用下导电流体平板上的薄膜流动。精确的解析解推导出速度，流量和壁面切应力在板。速度结果见图。所有这些流动都是新的，并首次在文献中提出。
2007-01-24 physics.flu-dyn
Influence of the enclosed fluid on the flow over a microstructured surface in the Cassie state
本文导出了周期矩形槽表面上剪切流的流场和有效滑移长度的解析表达式。主流体处于Cassie状态，其中凹槽填充有第二不混溶流体。两种流体的耦合反映在沿流体-流体界面的局部变化的滑移分布中，其模拟了二次流体对外部流动的影响。所获得的封闭形式的解析表达式的流场和有效滑移长度的主要流体明确包含的两种流体的粘度的影响，以及局部滑移的大小，这是一个函数的表面几何形状。它们与全几何的数值计算结果吻合得很好。分析表达式允许调查的粘性应力的影响内的二次流体的任意几何形状的矩形槽。对于经典的超疏水表面，有效滑移长度的偏差相比，无粘气体流的情况下指出。另一个重要的发现，相对于一个精确的模型的流动的微结构表面是，局部滑移长度的凹槽表面是各向异性的。
2013-11-27 physics.flu-dyn
A note about convected time derivatives for flows of complex fluids
本文利用线元运动学原理直接推导复杂流体连续介质描述中的常用时间导数，并由此自然给出微观构象张量的演化及不同导数的物理解释。
2023-04-13 physics.flu-dyn
Flow field disturbance due to point viscosity variations in a heterogeneous fluid
在忽略流体惯性的情况下，推导了非均匀流体在背景流作用下，点粘性变化引起的流场扰动。扰动流场被发现是相同的力偶极子称为应力波所产生的。使用理论和数值模拟相结合，我们展示了如何改变一个主动刚性粒子的流体动力学由于点粘度变化的存在，以及如何利用这可以操纵和引导它们在微流体环境中。
2022-03-24 physics.flu-dyn
Pulsatile Annular Flow with Coaxial Fluid Jet
本文针对同轴圆柱系统，建立了稳态与脉动环空流动的精确解析解，并揭示同步内管高速射流能显著提升环空截面速度与流量，为心血管流动优化提供理论依据。
2025-08-18 physics.flu-dyn
In-depth characterization and analysis of simple shear flows over regularly arranged micro pillars, I. Effect of fluid inertia
通过高保真数值模拟，研究了规则排列微柱体的简单剪切流动。基本问题包括四边形微柱阵列上简单剪切流动的特性、流体惯性对基本流型的影响以及复杂表面摩擦的分解。结果表明，流动的特征是在流向相邻柱体之间的间隙中存在一系列微尺度的再循环涡。微涡的再循环和顶部流动的振荡爬过支柱尖端产生局部流动平流。雷诺数较小时，流体惯性较弱，流型相对于柱体中心对称。当雷诺数足够大时，流体惯性起作用并打破对称模式。顶流向下倾斜，在柱阵列上方的流体流动和微柱之间的空间中的流动之间形成螺旋长程平流。垂直于壁面方向的输送机制主要由局地平流和长程平流组成。在微结构壁面上，总摩擦力包括微柱表面流动剪切和流动压力引起的微柱的反作用力和底面流动剪切引起的底面的反作用力。对于较大的雷诺数，流体惯性阻止流体沿着微柱的弯曲表面流动，并且减小由于流动剪切引起的柱反作用力的等效剪切应力。同时，流体惯性使顶流对微柱迎风面的冲击更强烈，从而增大了微柱因流压产生的反作用力的等效剪应力。
2022-03-10 physics.flu-dyn
Low Reynolds number pulsatile flow of a viscoelastic fluid through a channel: Effects of fluid rheology and pulsation parameters
作为第一个努力，我们已经分析了Oldroup-B粘弹性流体的脉动流，在低雷诺数下，流体弹性和脉动参数对流动特性的综合影响进行了数值研究。计算使用基于有限体积的开源求解器OpenFOAM通过附加对数构象张量方法来稳定高Deborah数的数值解。通过增加流体的粘弹性行为来实现显著的流速增强。在通道壁附近观察到高速度梯度区和高聚合物应力区。轴向速度的大小随脉动幅度或脉动频率的增加而衰减，并且这种衰减的程度高度依赖于Deborah数或延迟比。这项工作发现在几个加工工业中的聚合物溶液的输送、挤出和聚合物熔体的注射模中的应用。
2021-07-07 physics.flu-dyn
Revealing essential dynamics from high-dimensional fluid flow data and operators
我们考虑以模态分析、数据科学、网络科学和机器学习为中心的概念，以揭示高维流体流数据和算子的基本动力学。本文材料的演示是基于示例的，并遵循作者在第32届计算流体动力学研讨会（日本流体力学学会，东京，2018年12月11日至13日）上的主题演讲。本报告是作者所在研究组的部分研究活动的汇编。
2019-03-05 physics.flu-dyn
Analysis of fluid flow in fractal microfluidic channels
本文通过有限元分析研究树状分形微流控通道内流体流动，引入纵向与横向通道长度比RA作为关键参数，发现更扁平的分形结构可使出口流体分布更均匀，为优化小型流体装置设计提供依据。
2024-09-19 physics.flu-dyn
Non-Newtonian effects in the peristaltic flow of a Maxwell fluid
通过研究Maxwell流体在圆管中的流动，分析了粘弹性对多孔介质中流体动力学的影响。本研究调查新奇的经典蠕动机制所带来的列入非牛顿效应是重要的，例如，碳氢化合物。这个问题在各个科学分支中有许多应用，包括弹性波作用下多孔介质中流体流动的模拟。我们已经发现，在极端非牛顿状态下，流体可能沿与在管壁上行进的波的传播方向{ \it相反}的方向流动。
2001-07-31 physics.flu-dyn
Non-Newtonian fluid-structure interaction: Flow of a viscoelastic Oldroyd-B fluid in a deformable channel
本文分析了Oldrophil-B流体与可变形通道之间的稳态非牛顿流固耦合问题。具体而言，我们提供了一个理论框架，用于计算流体的粘弹性对流量-压降关系和通道的弹性壁的变形的领先顺序的影响。我们首先确定的特征尺度和无量纲参数的细长和浅通道中的流固耦合。应用润滑近似的流动，并采用摄动展开的权力的德博拉数$De$，我们推导出一个封闭形式的表达的压力作为一个函数的非均匀形状的通道中的弱粘弹性限制高达$\mathrm{O}(De)$。将流体动压耦合到弹性形变中，给出了流体粘弹性与通道顺应性之间的相互作用对压力场、变形场以及流量-压降关系的首阶效应。对于流量控制制度和在弱粘弹性的限制，我们分析表明，变形的顶壁和流体的粘弹性的顺应性降低的压降。此外，我们揭示了一个折衷的影响之间的顺应性的通道和流体的粘弹性的变形。虽然通道的顺应性增加了变形，但流体的粘弹性减小了变形。
2023-01-23 physics.flu-dyn
Two-fluids plane or axisymmetric Poiseuille flow at optimum: A (quasi)analytical study
该研究解析推导双流体平面/轴对称泊肃叶流动解，分析高黏性流体最大流量的体积分数条件，明确轴对称情形最优的流体分布，得出平面情形下气体黏度趋近于零时液体最大流量为经典泊肃叶流4倍的结论。
2023-05-03 physics.flu-dyn
Fluid Flows driven by Oscillating Body Force
本文研究了具有振荡体积力的无粘不可压缩均匀流体的欧拉方程的一般形式。我们的目标是得到这些流动的平均方程的帮助下，两个时间的方法。我们的主要结果是一般的和简单的形式的方程描述的平均流量，这是推导出没有任何额外的假设。所提出的结果可以有许多有趣的应用。
2016-08-23 physics.flu-dyn
An instability criterion for a finite amplitude localized disturbance in a shear flow of electrically conducting fluids
本文研究了有限振幅三维局部扰动下导电流体剪切流的稳定性。的流体脉冲积分的时间演化，表征这种干扰，为低磁雷诺数的情况下，通过分析积分的涡度方程。分析所得到的方程揭示了一个新的不稳定性准则。
1997-05-20 physics.flu-dyn
Longitudinal and transversal flow over a cavity containing a second immiscible fluid
本文导出了含第二不互溶流体的矩形空腔剪切流场的解析解。虽然单相流体在空腔上的流动是流体动力学中研究的标准情况，但是在填充有第二不混溶流体的空腔上的流动很少受到关注。空腔内的流场被认为是定义一个边界条件的外流，它采取的形式与局部变化的滑移长度的Navier滑移条件。滑移长度函数是由盖驱动空腔流的相关问题确定的。基于Stokes方程和复分析，可以导出横向和纵向情况下空腔上方流场的封闭解析表达式。结果是一个相对简单的函数，它显示了流场对空腔几何形状和填充空腔的介质的依赖性。解析计算的流场与数值解纳维-斯托克斯方程的结果吻合得很好。在这篇文章中提出的研究是相当实际的相关性，例如超疏水表面上的流动。
2012-06-26 physics.flu-dyn
Energy Minimization in Fluid Flow through Tubes and Networks of Various Geometries
本文延续相关研究，证明能量最小化原理在不同几何形状（椭圆、矩形等）管道及网络中，对牛顿流体和部分非牛顿流体均成立，且相关性扩展至多孔介质、电网等领域。
2025-04-18 physics.flu-dyn
Identifying key differences between linear stochastic estimation and neural networks for fluid flow regressions
神经网络（NN）和线性随机估计（LSE）已被广泛用作流体流动回归的强大工具。我们调查他们之间的根本区别考虑两个典型的流体流动问题：1。从二维圆柱绕流的低阶正交分解系数估计高阶正交分解系数; 2.湍流槽道流动中由壁面特性进行状态估计。在第一个问题中，我们比较了LSE的性能的多层感知器（MLP）。在通道流的例子中，我们利用卷积神经网络（CNN）作为一个非线性模型，可以处理高维流体流动。对于这两种情况，由于非线性激活函数，非线性神经网络优于线性方法。我们还进行了误差曲线分析的估计误差和模型内的权重的响应。我们的分析可视化的鲁棒性对噪声扰动的误差曲线域，同时揭示了流体流动回归的覆盖工具的根本区别。
2022-02-19 physics.flu-dyn
A predicable condition for boundary layer separation of 2-D incompressible fluid flows
本文研究了二维不可压缩流体流动中具有Dirichlet边界条件的纳维-斯托克斯方程的解。得到了由初值和外力共同决定的边界层分离条件。更重要的是，该条件可以直接预测何时何地发生边界层分离。主要的技术工具是T. Ma和S.Wang。
2014-03-09 physics.flu-dyn
A Zonal Similarity Analysis Of Friction Factors: Case Study 1: Pipe Flow Of Power Law Fluids
本文对幂律流体管流的摩擦系数进行了分区相似分析。它使用的临界雷诺数和过渡时的摩擦系数作为壁和对数律层之间的归一化速度和距离的估计，并成功地崩溃的层流，过渡和湍流的牛顿和非牛顿数据。关键词：区域相似分析，摩擦因子，雷诺数，转捩
2010-07-15 physics.flu-dyn
Is a UCM fluid flow near a stationary point always singular?
UCM粘弹性流体的基准流动的数值解的经常观察到的发散是已知的和广泛讨论的问题。一些作者认为这种奇异性是“不可战胜的”。文章论证了这一立场，为此，它考虑了两个典型的流动与一个停滞点，往往是一个地方的流动的奇异性：逆流和流动蔓延的墙壁。对于逆流的数值和渐近解析解。这两种流动在驻点处都是有规律的，特别是在高Weissenberg数的情况下。分析结果与数值计算结果吻合较好。
2016-02-07 physics.flu-dyn
Verification of the Herschel-Bulkley Model by a Visualization Experiment of a Elastoviscoplastic Yield-Stress Fluid Flow in Straight and Bended Tubes
采用氢气泡显示方法研究了弹粘塑性屈服应力流体在水平直管和弯管中的流动。实验结果被用来验证经验Herschel-Bulkley模型。实验和理论研究都很好地预测了屈服应力流体的流动行为。结果表明，屈服应力、粘度和粘弹性是影响Herschel-Bulkley模型预测结果的重要因素。对于弯曲管道中的屈服应力流动，需要一个更精细的考虑粘弹性效应的本构模型来准确预测流动行为。
2019-03-25 physics.flu-dyn
The Finiteness of vortices in steady incompressible viscous fluid flow
在这项工作中，我们提供了两种新的方法来证明，在有限域中的不可压缩流体流动包含最多一个有限数量的涡。我们使用最近发展的不可压缩粘性流的几何理论，以及现有的数学分析概念，以建立有限性。我们还提供了第二个有限性的证明，通过在柯尔莫哥洛夫的长度尺度标准结合直径盘的概念。
2016-04-13 physics.flu-dyn
Flow of Jeffrey Fluid through Narrow Tubes
本文研究了Jeffrey流体在小直径管内流动的双流体模型。假设核心区由杰弗里流体和外围区的牛顿流体组成。导出了速度、有效粘度、核心红细胞压积和平均红细胞压积的解析表达式。本文研究了Jeffrey参数（λ1）、试管红细胞压积（H 0）和试管半径（a）对有效粘度、核心红细胞压积和平均红细胞压积的影响。结果表明，有效粘度随Jeffrey参数的增大而减小，随管半径和红细胞压积的增大而增大。此外，核心红细胞压积随着Jeffrey参数、试管红细胞压积和试管半径而减小。我们还注意到，流动表现出反常的Fahraeus-Lindquist效应。
2014-09-23 physics.flu-dyn
Fractional constitutive equation (FACE) for non-Newtonian fluid flow: Theoretical description
非牛顿流体的流动可能是由空间非局部速度驱动的，其动力学行为可以用分数阶导数模型来描述。本文提出了一个空间分数阶本构方程（FACE），它将粘性剪切应力与速度梯度联系起来，进而解释了非牛顿流体在稳定管流中的物理性质。结果表明，广义FACE模型包含以前的非牛顿流体流动模型作为端元，通过简单地调整的分数阶指数，和一个初步的测试表明，FACE模型方便地捕捉到所观察到的增长的剪切应力的各种速度梯度。进一步分析的速度分布，摩擦水头损失，雷诺数使用的FACE模型也导致分析工具和标准，可以显着扩展标准模型在量化的复杂动态的非牛顿流体流动与广泛的空间非局部速度。
2016-12-10 physics.flu-dyn
Flow of non-Newtonian Fluids in Converging-Diverging Rigid Tubes
本文采用基于剩余量的润滑方法，求解了非牛顿流体在缩放刚性管内的流量和压力场。五收敛发散原型的几何形状在这项调查中使用的两个流体模型：埃利斯和赫歇尔-Bulkley。收敛性敏感性试验表明，该方法收敛于收敛-发散管的解析解，收敛于收敛-发散管内牛顿流体的解析解，收敛于收敛-发散管内幂律流体的解析解.还对发散-会聚几何形状的样品进行了简要的研究。该方法原则上可以扩展到粘弹性和触变/流变流体类别的流动。该方法也可以扩展到不同的尺寸和形状在流动方向上的几何形状，而不是完美的圆柱对称的收敛-发散的，只要特征流关系关联的流量和压力降的润滑近似的离散元素上可以找到这些关系可以是解析的，经验的，甚至是数值的，因此该方法具有广泛的适用范围。
2013-10-29 physics.flu-dyn
On the resolvability of the dynamics of one fluid flow via a testing fluid in a two-fluids flow model
在这项工作中，通过考虑一个等熵流体-流体相互作用模型与一个大的对称阻力，一个常用的简化的两流体流动模型是合理的渐近极限。除了简化的双流体流动模型之外，还确定了具有相互作用项的每个流体组分的方程，该简化的双流体流动模型可以用于基于关于另一流体物质的密度和速度的信息来解析一种流体物质的密度，即，测试流程。
2022-03-10 math.AP physics.flu-dyn
Variational approach for the flow of Ree-Eyring and Casson fluids in pipes
本文用变分原理对Ree-Eyring和Casson非牛顿流体的流动进行了研究，以优化总应力。变分获得的解决方案相比，从Weissenberg-Rabinowitsch-Mooney方程的解析解，结果被发现是相同的在可接受的数值误差和建模近似。
2015-03-22 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of High Prandtl Number Fluid Flow in the Downcomer of an Advanced Reactor
本研究通过直接数值模拟（DNS）分析先进核反应堆下降段内高普朗特数流体流动，构建数据库以理解流动行为，并评估与改进现有传热关联式。
2023-04-08 physics.flu-dyn
The Instantaneous Wall Viscosity in Pipe Flow of Power Law Fluids: Case Study for a Theory of Turbulence in Time-Independent Non-Newtonian Fluids
本文提出了一种新的非定常非牛顿流体湍流理论。壁层是仿照非定常交换的粘性动量之间的墙壁和主流，以下的经典可视化的涌入-扫描-喷射/爆裂。壁层的厚度被发现是相同的牛顿和纯粘性的非牛顿流体，当正常化的瞬时壁参数在突发。结果表明，当湍流的结构相似关系是基于与二次流发展相关的锁相参数而不是基于时均壁面参数时，牛顿流体和非定常流体的湍流机制是一致的。该相似性分析将牛顿流体和非牛顿流体在破裂点处的局部临界瞬时摩擦系数数据折叠成单个曲线。该方法大大简化了非牛顿流体中湍流输运现象的分析。关键词：湍流，非定常非牛顿流体，幂律，管流，壁层
2009-12-29 physics.flu-dyn
Do the Navier-Stokes equations embody all physics in a flow of Newtonian fluids?
纳维-斯托克斯方程是流体流动的控制方程。它们被认为是牛顿流体（如水）流动中的所有物理学，特别是当我们假设流体不可压缩时。流体流动通常以欧拉的观点来描述，其中我们关注的是作为时间过程的空间中固定点处的流体量，而不是每个单独粒子的运动。后一种观点实际上是拉格朗日观点，它广泛应用于固体力学，如弹性力学。因此，纳维-斯托克斯方程应该是，事实上，它们总是用在欧拉的观点中。在这里，我们表明，纳维-斯托克斯方程的右手边不是在欧拉的角度，而是在拉格朗日的角度推导出来的，因为在推导中使用的应变率是拉格朗日柯西应变率。因此，为了在欧拉观点中描述流体流动，纳维-斯托克斯方程可能丢失一些物理性质。为了保证这一点，我们将柯西应变代入材料导数中，从而导出了欧拉柯西应变率。我们发现在湍流中欧拉和拉格朗日柯西应变率之间的差异是显着的。基于欧拉柯西应变率，我们导出了牛顿流体流动的一组新的控制方程。新导出的控制方程完全是欧拉的观点。我们相信，他们是真正的方程，纳维，柯西，泊松和斯托克斯打算找到牛顿流体的粘性流动。
2018-02-19 physics.flu-dyn
An analytic velocity profile for pressure-driven flow of a Bingham fluid in a curved channel
本文导出了压力驱动屈服应力流体绕二维同心环空流动的速度分布表达式。这个结果允许预测的压力梯度所需的压力梯度的通道曲率的影响，以启动流动给定的屈服应力，并在不同的曲率通过通道的堵塞区域和通量的宽度。我们用它来验证从直通道到弯曲通道的流动的数值模拟，该模拟显示了流体在到达预测的速度分布之前如何首先在各处产生。
2020-02-24 physics.flu-dyn
Spatial and temporal evolution of an experimental debris flow, exhibiting coupled fluid and particulate phases
泥石流的内部行为提供了对造成其运动的力学的基本认识。我们提供了一个小规模的实验泥石流内的速度数据，包括瞬时释放的水颗粒混合物沿矩形水槽，倾斜31度。结果表明，从碰撞，湍流前的粘性型，稳定的流体，表现出强烈的流体颗粒耦合的过渡。这是第一次，无论是空间和时间演变的内部机制的小规模泥石流已被认为是。我们的研究结果为测试两相流体颗粒数值模型提供了宝贵的数据。
2020-03-25 physics.flu-dyn
Influence of Fluid Rheology on Fluid Flow in a Natural Fracture Network
The University of Melbourne（墨尔本大学）；Northeastern University（东北大学）
研究非牛顿流体在自然裂缝网络中的流动行为，探讨流变性、裂缝几何和流体惯性之间的复杂相互作用，揭示非牛顿流体对裂缝连通性和流动模式的影响。
2025-11-27 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Fluid flow control with transformation media
我们介绍了一个新的概念，操纵流体流动周围的三维机构。受变换光学的启发，该概念基于坐标变换的数学思想，并利用可渗透流体流动的各向异性多孔介质进行物理实现。在两种情况下-放置在一个自由流动的流体或在一个充满流体的多孔介质中的一个不可渗透的对象-我们表明，该对象可以被涂上一个不均匀的，各向异性的渗透介质，如保存流动，将存在于没有该对象。建议的流体流动斗篷消除下游尾流和补偿粘性阻力，暗示我们在新的推进技术的可能性。
2011-09-05 physics.flu-dyn physics.optics
Interfacial fluid flow for systems with anisotropic roughness
我讨论流体在各向异性粗糙度固体之间的界面处的流动。我表明，随机粗糙表面各向异性的粗糙度，接触面积渗滤在相同的相对接触面积为各向同性的粗糙度，和Bruggeman有效介质理论和临界结理论给出了几乎相同的结果的流体流动传导率。这表明，在大多数情况下，在高放大率下观察到的表面粗糙度与流体流动问题无关，例如静态密封的泄漏和流体挤出。
2020-03-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the Determination of the Yield Surface within the Flow of Yield Stress Fluids using Computational Fluid Dynamics
一部分非牛顿流体是屈服应力流体。它们需要最小的应力来流动。低于该最小值，屈服应力流体保持固态。迄今为止，一维和二维数值模型已主要用于研究自由表面流动。然而，有些现象具有三维行为，例如液体状态和固体状态之间的极限的出现。在这里，目的是使用计算流体动力学（CFD）再现的屈服应力流体在一个开放的通道中的自由表面流动的属性。还期望对屈服应力流体的行为进行建模。数值研究是用软件OpenFOAM驱动的。数值结果与实验结果进行了比较，从模型实验和理论预测的基础上流变本构关系。通过评估其可靠再现流型的能力，对3D模型进行了验证。深度，局部速度和应力被量化为不同的数值配置（网格级别，流变参数）。然后，数值结果被用来检测流动中的刚性和剪切区的存在。
2018-08-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Multiscale modelling couples patches of two-layer thin fluid flow
多尺度间隙齿计划使用一个给定的微观模拟器的复杂的物理过程，使宏观模拟只计算小稀疏补丁。本文将间隙齿格式推广到非线性细观流体流动的数值模拟中。微尺度模拟器是通过人为地假设流体膜流具有两个人工层但没有区别的物理特征而导出的。中心流形理论保证了两层液膜流动中存在慢流形。特征值分析证实了微尺度模拟器的稳定性。本文采用间隙齿格式对两层液膜流动进行了数值模拟。耦合条件的开发，由相邻的宏观尺度值在补丁的边缘的值近似。数值特征值分析表明，间隙齿格式与开发的两层微尺度模拟器授权可行的计算大规模模拟的流体膜流动。我们还实现了数值模拟的流体膜流动的间隙齿计划。间隙齿模拟和微尺度模拟之间的比较在整个域表明，间隙齿方案可行地计算流体膜流动动力学与计算节省。
2014-05-28 math.DS physics.flu-dyn
Computation of Internal Fluid Flows in Channels Using the CFD Software Tool FlowVision
本文介绍了CFD软件工具FlowVision（OOO“Tesis”，莫斯科）。用于本研究的模型方程是雷诺数和连续性方程以及标准k -ε湍流模型的方程组。本文的目的是测试FlowVision的计算结果与已知的实验数据进行比较，为一些简单的内部通道流体流动。测试用例为管道和扩散器中的无旋流和旋流，静止和旋转弯管中的流动。流态和相应的定量值都得到了令人满意的对应结果。
2004-09-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Low-order models of 2D fluid flow in annulus
本文对两同心圆之间的粘性不可压缩流体的二维流动进行了数值研究。为了解决这个问题，低阶Galerkin模型的使用。当内圆旋转足够快时，观察到两个轴向不对称的流动状态。这两个区域都是在方位角方向上旋进的定常流动。第一流代表涡量集中的区域。另一种流动是类似于弗拉基米罗夫早期实验中发现的喷流结构。
2009-05-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Nonlinear variation of bedload thickness with fluid flow rate in laminar shearing flow
采用格子Boltzmann方法和离散元方法对层流剪切流中水下泥沙运动进行了数值模拟。首先，通过比较Ouriemi等人（{ \it J. Fluid Mech}.，第636卷，2009年，pp. 321-336）。其次，对不同固体体积分数的沉积物进行了详细的研究，并观察到一个密实的沉积物的移动层的归一化厚度和归一化的流体流速之间的非线性关系。第三，在剪切单元中对不同流体流速下沉积物的有效粘度和摩擦系数进行了独立的研究，并将这两个关键参数代入Aussillous等人（{ \it J. Fluid Mech}.，第736卷，2013年，pp. 594-615）提供了与泥沙运动模拟结果一致的推移质厚度预测。因此，我们得出结论，非牛顿行为的密集堆积的沉积物导致的非线性关系的归一化厚度的移动层和归一化的流体流速。
2022-06-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Topology optimization for stationary fluid-structure interaction problems with turbulent flow
拓扑优化方法在应用于具有流固耦合（FSI）载荷的结构设计时面临着严峻的挑战，特别是在高雷诺数的流体流动中。本文提出了一种在流固耦合系统中采用分离分析和优化网格的显式边界方法。从定义结构设计的一组二进制设计变量中提取平滑轮廓后，将创建几何文件。然后，FSI问题可以用精确的物理和明确定义的区域来建模。有限元法用于求解流体和结构域。这是第一个工作，考虑一个湍流在流体结构拓扑优化框架。考虑到$k-\varepsilon$湍流模型，包括在流体和流体-结构边界处的标准壁函数，流体流动被解决。该结构被认为是线性弹性的。采用半自动微分法计算灵敏度，并通过序列整数线性规划求解了使用二进制设计变量的优化问题。为了提供流体-结构界面上的流体流动的灵敏度，对流体载荷进行线性插值。结果表明，所提出的方法是能够提供结构设计与光滑的边界，考虑低和高雷诺数流的负载。
2023-01-03 math.OC physics.flu-dyn
A volume-of-fluid formulation for the study of co-flowing fluids governed by the Hele-Shaw equations
我们提出了一个计算框架，以解决两个不混溶的粘性液体的流动，共同流入一个浅的矩形容器的一侧，并流入一个持有容器在相对侧。假设的基础上浅深度的域被用来减少的控制方程的Hele-Shaw型之一。数值方法的显著特点是毛细效应的精确建模。一个连续的方法加上一个体积的流体配方计算的界面运动和Hele-Shaw流动的界面张力建模制定和实施。界面重建与高度函数算法。这些算法的组合是一个新的发展调查的Hele-Shaw流。基准模拟的精度和收敛性能的方法的顺序进行了讨论。模拟与第二液体共流的流体带的微流体流。我们发现，对于O（0.01）的小毛细管数，有一个突然的变化，界面曲率和聚焦发生在出口附近。
2013-08-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hybrid continuum-molecular modeling of fluid slip flow
微/纳米尺度固体输送机中的流体系统的实验已经显示出违反了经典流体力学所采用的无滑移假设。为了校正流体滑移的这种力学，已经提出了各种方法来确定滑移边界条件。然而，这些方法已经揭示了矛盾的结果，为各种系统，和辩论的机制和条件的流体滑移/无滑移过去固体表面是持续了很长一段时间。在本文中，我们建立了混合连续介质-分子模拟（HCMM）作为一种通用的方法来模拟流体滑移流动的影响下，多余的流体-固体分子相互作用。这种建模方法假设流体在固体表面上流动，有/没有滑动，这取决于施加在流体上的脉冲和由于过量的流体-固体分子相互作用引起的阻力之间的差异。在HCMM中，纳维-斯托克斯方程被修正为多余的流固相互作用。流体-固体相互作用的测量被并入流体粘度中。我们证明了通过滑移边界条件对流体力学进行修正是不准确的，因为流固相互作用会对流体内部产生影响。为了显示所提出的HCMM的有效性，它被实现为纳米管中的水流。通过对90多个不同流体系统的实验和分子动力学模拟的比较，验证了HCMM的有效性。我们预见，流体滑移流的混合连续-分子模拟将在流体力学中找到许多重要的实现。
2020-08-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Couette-Poiseuille flow with partial slip and uniform cross flow for power-law fluids
本文给出了幂律流体在平行板间的定常流动的精确解，该流动具有部分滑移条件和均匀横流。这个问题被恰当地表述出来，相似之处被利用。在幂律指数n的特殊情况下，以封闭形式进行积分，得到精确解。解决方案的情况下，n=1/2，1，和2，代表一个假塑性，牛顿流体，和一个澄清流体，分别提出。相应的退化情况下，在文献中的趋势被证明。根据横流的强度和压力梯度，流动可以是具有凸形、线性或凹形速度分布的库埃特型;或者是波瓦耶型。确定了临界病例。此外，检测到澄清剂流体的幂律模型失效的情况。
2022-09-25 math.CA physics.flu-dyn
Fluid Flow at Branching Junctions
在大多数生物和工业流动系统中，流体在分支连接处的流动起着重要的运动学和动力学作用。本文重点介绍了一些关键问题，特别强调在这些交界处的生物流动网络，特别是血液运输血管的流体流动。
2013-09-01 physics.bio-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Computation of Internal Fluid Flows in Channels Using the Package CFX-5
本文介绍了用CFX-5软件包计算几种简单不可压缩流体内流的结果。在作者的上一篇论文中，相同的流量用于测试另一个CFD软件工具FlowVision。用于本研究的模型方程也是雷诺数和连续性方程以及标准k -ε湍流模型的方程组。文中给出了若干通道内流体流动的计算结果，并与已知的实验数据进行了比较。流动模式和相关积分值的结果具有良好的对应性。
2005-09-22 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Global stability of Oldroyd-B fluids in plane Couette flow
本文通过引入扰动熵这一新泛函，证明了Oldroyd-B粘弹性流体在平面库埃特流中的全局非线性稳定性条件，并将牛顿流体的经典稳定性结果自然推广到粘弹性情形。
2023-08-11 math.AP physics.flu-dyn
Persistent fluid flows defined by active matter boundaries
生物系统通过活性蛋白质结构（包括鞭毛、纤毛和细胞骨架网络）的自组织来实现对周围流体的精确控制。在活性结构中，单个蛋白质消耗化学能以分子长度尺度产生力和运动。蛋白质组分的自组织使得能够在微米尺度上控制和调节流体流场。组织和控制活性物质驱动的流体流动的物理原理知之甚少。在这里，我们应用一个光学控制的活性物质系统组成的微管细丝和光开关驱动蛋白马达分析持续流场的出现在一个模型活性物质系统。利用光，我们形成不同形状的收缩微管网络。我们分析了由各种微管网络几何形状产生的流体流场，并在统一的理论框架内解释了由此产生的流场。我们具体证明了收缩微管网络边界处的微管通量的几何形状通过有限元模拟预测了多边形网络几何形状的稳态流体流场。我们的工作提供了一个基础编程的微观流体流动与可控的活性物质，并可以使通用和动态的微流体装置的工程。
2020-09-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Numerical simulations of a sphere settling in simple shear flows of yield stress fluids
我们进行了$3$ D数值模拟，研究了在具有弱惯性的屈服应力流体中存在和不存在简单的交叉剪切流的情况下单个球体的沉降。在我们的模拟中，沉降流被认为是主流，而线性交叉剪切流是具有主流的振幅$10\%$的二次流。为了研究载流流体的弹塑性对球体阻力及流体动力学的影响，采用\cite{saramito2009new}提出的弹粘塑性（EVP）本构关系对载流流体进行了建模。额外的非牛顿应力张量是完全耦合的流动方程和固体颗粒表示的浸没边界（IB）方法。我们的结果表明，前后不对称的速度是不太明显，负尾流消失时，施加线性横向剪切流。我们发现，在剪切屈服应力流体中的球沉降的阻力显着减少相比，否则静止的流体。更重要的是，由于简单剪切流和均匀流之间的非线性耦合，在存在二次剪切流时，球阻力不能由纯沉降阻力定律导出。最后，我们表明，在较高的材料弹性，主要是由于形式和粘性阻力的减少，在剪切屈服应力流体中的球体上的阻力减少。
2020-05-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Experimental investigation of the flow rate--pressure drop relation of a viscoelastic Boger fluid in a deformable channel
本研究针对可变形通道内Boger流体的稳态流动，建立实验-理论框架量化黏弹性对流量-压降关系的影响，验证了壁面柔度与黏弹性的耦合效应，为微流控和软液压系统设计提供理论支撑。
2025-08-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
