Immiscible interface vs. miscible interface in Faraday instability
这是一个用高速摄影机拍摄的混溶和不混溶法拉第不稳定性的流体动力学视频。
2010-10-15 physics.flu-dyn
Immiscible fluid displacement in porous media with spatially correlated particle sizes
多孔介质中的不混溶流体驱替是许多环境过程的基础，包括水在土壤中的渗透、地下水修复、碳氢化合物的强化回收和碳地质封存。微观结构的不均匀性，特别是颗粒尺寸的不均匀性，可以显著地影响不混溶驱替。例如，它可能导致不稳定的流动和优先的位移模式。我们提出了一个系统的，定量的孔隙尺度的颗粒尺寸的排水的部分润湿流体的空间相关性的影响的研究。我们进行孔隙网络模拟不同的流速和不同程度的空间相关性，辅以微流体实验。模拟和实验的位移模式表明，空间相关性导致更优先的入侵，减少捕获的防御流体，特别是在低流速。数值计算结果表明，增大关联长度可以减小流体-流体界面面积，减小保护流体的截留，增加入侵模式的不对称性和选择性。我们的实验，进行低毛细管数，支持这些发现。我们的研究结果描绘了空间相关性对多孔介质中流体驱替的显著影响，与广泛的自然和工程过程有关。
2019-02-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The optimal displacement of immiscible two-phase fluids in a pore doublet
该研究针对孔隙双分支中不混溶两相流体驱替问题，建立考虑多力与几何结构的数学模型并首次推导解析解，明确最优驱替的定义及对应临界毛细管数，可为多孔介质优先渗吸/流现象提供解释依据。
2022-10-27 physics.flu-dyn
Using colloidal deposition to mobilize immiscible fluids from porous media
胶体颗粒有望从多孔介质中动员和去除捕获的不混溶流体，并对关键的能源和水应用产生影响。大多数研究集中于使用可以定位在不混溶流体界面处的颗粒来实现这一目标。因此，研究人员通常寻求优化颗粒的表面活性，以及它们自由移动通过孔隙空间的能力，同时最小限度地沉积到周围的固体基质上。在这里，我们证明，沉积可以，令人惊讶的是，促进动员被困流体从多孔介质，而不需要任何表面活性。使用共聚焦显微镜，我们直接可视化的胶体颗粒和捕获的不混溶流体在一个透明的，三维（3D）多孔介质。我们发现，作为非表面活性颗粒沉积在固体基质上，越来越多的被困流体变得动员。通过分析沉积的程度以及被困液滴的几何形状，我们解开了基本的物理学，在孔隙尺度上：沉积增加了被困液滴上的粘性应力，克服了使它们被困的毛细作用的影响。给定捕获流体的初始分布，这种分析使我们能够预测通过胶体沉积动员的流体的程度。总之，我们的工作揭示了一种新的方式，可以利用胶体动员被困流体从多孔介质。
2020-12-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
On the displacement of two immiscible Oldroyd-B fluids in a Hele-Shaw cell
当Hele-Shaw盒中的Stokes流体被粘性较低的流体取代时，Saffman-Taylor不稳定性发生。该模型可用于多孔介质二次采油的研究。自1960年以来，{聚合物溶液}被用作驱替液;此外，多孔储层中的油通常可以被认为是非牛顿流体。出于这一事实，在本文中，我们研究的线性稳定性的位移的两个Oldrophil-B流体在一个直线的Hele-Shaw细胞，即使通过多孔介质的流动的直接相关性不是那么明显。我们得到了扰动增长率的近似公式，它依赖于两种流体的Weissenberg数之差。{对于该差值的临界值，将显示增长率的放大。}这种奇异性是在协议与{以前}的数值和实验结果，已经报道了几篇论文关于复杂的流体在Hele-Shaw细胞的流动。
2019-03-20 physics.flu-dyn
Hydrodynamics of Immiscible Binary Fluids with Viscosity Contrast: A multiparticle collision dynamics approach
我们提出了一个多粒子碰撞动力学（MPC）的实现分层不混溶流体$A$和$B$不同的剪切粘度的平面界面分离。模拟的流剖面施加稳定的剪切运动和随时间变化的剪切应力函数是在很好的协议与我们的连续流体动力学的复合流体的结果。波矢相关的横向速度自动关联函数（TVAF）在层的大体积流体区域的指数衰减，并同意单相各向同性MPC流体。此外，我们确定的流体动力学迁移率的嵌入式胶体球移动稳定平行或横向的流体-流体界面，从接口的距离的函数。所得到的迁移率是在良好的协议与水动力多极计算，为一个无滑球蠕动流动条件下移动附近的一个干净的，理想的平坦界面。所提出的MPC流体层模型可以直接实现，并且计算效率非常高。然而，由于MPC方法固有的空间离散化，该模型不能再现不混溶流体之间理想平坦界面的所有流体动力学特征。
2021-09-05 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
A Volume of Fluid Method for Three Dimensional Direct Numerical Simulations of Immiscible Droplet Collisions
针对不互溶液滴碰撞三相界面重构难题，提出基于PLIC的改进VOF方法并优化CSS表面力模型，经FS3D实现验证与实验吻合，可获取实验难测数据并支撑相关建模。
2023-07-08 physics.flu-dyn
Flow-Area Relations in Immiscible Two-Phase Flow in Porous Media
我们提出了一个理论框架，不混溶的不可压缩两相流在均匀多孔介质中，连接的平均渗透速度的局部流体速度的分布。通过划分的孔隙面积沿横截面的平均流动方向到与局部流速相关的微分面积，我们构建了一个分布函数，使我们不仅可以重新建立现有的不混溶流体的渗透速度之间的关系，但也找到新的关系，他们的高时刻。我们支持和证明的形式主义，通过数值模拟使用动态孔隙网络模型不混溶两相流与二维和三维孔隙网络。我们的数值结果与理论分析相一致。
2019-11-26 physics.flu-dyn
Investigating the migration of immiscible contaminant fluid flow in homogeneous and heterogeneous aquifers with high-precision numerical simulations
由于非饱和带和饱和带之间系统的不同行为，非饱和带中三相不混溶流体流动的迁移的数值模拟具有挑战性。这种行为的结果是使用不同的数值方法的流体流动的数值模拟取决于它是在非饱和区或饱和区。本文表明，使用高分辨率的激波捕捉保守方法来解决三相不混溶流体流的非线性控制耦合偏微分方程，允许通过两个区域的系统的数值模拟提供一个统一的视野（和分辨率）的迁移的不混溶污染物问题在多孔介质内。特别是，使用不同的初始方案（包括非均质含水层中的不透水的“透镜”），三维数值模拟结果的时间演变的污染物迁移以下的饱和剖面的三相流体流在饱和饱和带。它被认为是密度小于水的轻质非水相液体，或密度大于最初在不饱和干燥土壤中释放的水的致密非水相液体。我们的研究表明，命运的不混溶的污染物的迁移在饱和带的可准确地描述，使用一个独特的数学保守模型，不同的演变取决于系统的物理参数的值，包括污染物的密度，并准确地跟踪尖锐的（冲击）污染物前沿的演变。
2022-03-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Stochastic motion of finite-size immiscible impurities in a dilute quantum fluid at finite temperature
通过对Gross-Pitaevskii方程的数值模拟，研究了有限温度下稀释量子流体中活性、有限尺寸和不混溶杂质的动力学行为.杂质被建模为一个本地化的排斥势和描述与经典的自由度。结果表明，不同尺寸的杂质热化与流体，并进行随机动力学兼容的Ornstein-乌伦贝克过程在足够大的时间滞后。测量了杂质的速度关联函数和位移，观察到摩擦力随温度的增加而增加。这种行为是现象学解释的情况下，杂质交换动量与热激发的稀释气体，经历爱泼斯坦阻力。
2020-12-16 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Electrohydrodynamically induced mixing in immiscible multilayer flows
在本研究中，我们调查静电稳定机制作用于分层流体。当重流体位于较轻流体上方时，电场已被证明可以控制甚至抑制Rayleigh-Taylor不稳定性。从不同的角度来看，类似的技术也可以用于在其他稳定系统中产生界面动力学。我们的目标是确定主动控制协议，在有限的几何形状，诱导小规模的设备，而没有移动部件的时间相关的流量。这种效应有许多应用，从混合现象到电子光刻。进行了二维计算，并描述了几个这样的协议。我们提出了计算流体动力学视频与不同的底层混合策略，这表明有前途的结果。
2013-10-12 physics.flu-dyn
The Co-Moving Velocity in Immiscible Two-Phase Flow in Porous Media
我们提出了一个连续体（即，一个有效的）描述不混溶两相流在多孔介质中的特点是两个领域，压力和饱和度。这两个场中的动量是不混溶流体运动的驱动力。流体的特征在于两个渗流速度场，一个用于每种流体。根据Hansen et al.（多孔介质中的运输，125，565（2018）），我们构建了由每种流体的渗透速度组成的速度对到由两种流体的平均渗透速度和一个新的速度参数，共同移动速度组成的速度对之间的双向变换。同向运动速度与两种不混溶流体的速度差有关，但不相等。双向映射，质量守恒方程和平均渗透速度和同向移动速度的本构方程形成确定流动的封闭方程组。越来越多的实验、计算和理论证据表明，平均渗流速度的本构方程在很宽的毛细管数范围内的压力梯度中具有幂律的形式。通过两个速度偶之间的变换，可将该本构方程直接纳入描述每种流体流动的方程中。这是例如，用相对渗透率理论是不可能的通过对文献中的相对渗透率数据进行反求，建立了随动速度的本构方程。我们还使用动态孔隙网络模型在宽范围的参数，从流动的粘度占主导地位的毛细管力和粘性力竞争的共同移动的本构方程计算。
2022-02-19 physics.flu-dyn
Molecular scale contact line hydrodynamics of immiscible flows
通过对不混溶两相流的分子动力学模拟，我们发现流体与固壁之间的相对滑移处处遵循广义Navier边界条件，滑移量与切向粘性应力和未补偿的Young应力之和成正比。后者是由流体-流体界面与其静态配置的偏差引起的。本文给出了一个不混溶流体动力学的连续方程，包括广义Navier边界条件、纳维-斯托克斯方程和Cahn-Hilliard界面自由能。我们的流体动力学模型产生的界面和速度的配置文件相匹配的分子动力学模拟在分子尺度附近的接触线。特别是，在高毛细管数的行为，导致流体-流体界面的分裂，准确地预测。
2003-03-19 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Monte Carlo Algorithm for Immiscible Two-Phase Flow in Porous Media
我们提出了一个马尔可夫链蒙特卡罗算法的基础上的大都市算法模拟的宏观稳态条件下，使用动态孔隙网络模型，跟踪流体界面的运动的多孔介质中的两个不混溶流体的流动。蒙特卡罗算法基于配置概率，其中配置由所有流体界面的位置定义。我们表明，配置概率是成正比的流量的倒数。使用二维网络，使用时间积分推进界面，计算时间按线性系统大小的四次方缩放，而蒙特卡罗计算时间按线性大小的二次方缩放。我们讨论的优点和缺点的算法。
2016-12-19 physics.flu-dyn
New Approaches for the Interface Reconstruction and Surface Force Computation for Volume of Fluid Simulations of Droplet Interaction of Immiscible Liquids
针对不相溶液体液滴碰撞，提出VOF方法的高效界面重构和增强CSS表面力计算模型，模拟结果在形态和机制边界上与实验高度一致。
2021-04-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Compressibility effects on the Rayleigh-Taylor instability growth between immiscible fluids
分析了叠加不混溶可压缩理想流体系统的线性化纳维-斯托克斯方程。分析的结果调和稳定和不稳定的影响，在文献中报道的压缩性。它表明，增长率$n$获得的无粘，可压缩流在一个无限的区域是有界的增长率获得相应的不可压缩流均匀和指数变化的密度。当界面处的平衡压力$p_\infty$增加时（较少的可压缩流），$n$朝向均匀密度结果增加，而当比热比$γ$增加时（较少的可压缩流体），$n$朝向指数变化密度不可压缩流结果减少。这仍然是有效的存在下的表面张力或粘性流体和有限尺寸域的结果的有效性进行了讨论。由表面张力的存在所施加的临界波数不受压缩性的影响。然而，结果表明，表面张力修改的敏感性的增长率的差异变化$γ$的下部和上部的流体。对于粘性的情况下，线性化的方程数值求解不同值的$p_\infty$和$γ$。结果发现，最大的差异相比，不可压缩的情况下，在小阿特伍德数。最不稳定的模式，可压缩的情况下，也有界的最不稳定的模式对应的两个限制不可压缩的情况下。
2003-10-16 physics.flu-dyn
Contribution of a time-dependent metric on the dynamics of an interface between two immiscible electro-magnetically controllable Fluids
我们考虑两种不混溶运动介质之间的可变形材料界面的情况，它们都是可磁化的。界面处度规的时间依赖性在质量动量和角动量的表面动力学方程中引入了一个与平均曲率成比例的非线性项。我们考虑到该术语的影响，也在奇异的磁场和电场内的接口，导致通过接口的电流和电荷密度的存在下，从推导的麦克斯韦方程组内的散装和接口。此外，我们给出了熵产生和不同的热力学通量的表达式。我们的结果扩大了以前的结果，从其他理论的具体作用的时间依赖表面度量是不够强调。
2009-10-27 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Effective Rheology of Immiscible Two-Phase Flow in Porous Media
我们通过数值模拟和平均场计算表明，在多孔介质中的不混溶两相流有效地表现为宾汉粘塑性流体。这导致了广义达西方程，其中体积流率二次依赖于在毛细管力与粘性力竞争的流率范围内的超压差。在较高的速率下，流动是牛顿的。
2012-06-05 physics.flu-dyn
An improved multicomponent pseudopotential lattice Boltzmann method for immiscible fluid displacement in porous media
多孔介质中的不混溶流体驱替发生在几种自然和工业过程中。例如，在从多孔岩石储层中提取石油的过程中，使用水来驱替石油。本文采用基于多分量赝势格子玻尔兹曼方法的改进数值模型，研究了非均匀多孔介质中的一次排水和自吸现象。我们从文献中应用最近的发展，并开发新的压力边界条件。我们表明，该模型是能够模拟现实的粘度比，它允许独立的调整表面张力从粘度。此外，该模型抑制了以前的计划，其中捕获的流体体积随时间显着变化的非物理行为。此外，我们表明，开发的模型正确地捕捉到流体位移的基本物理现象。我们模拟了油水流动，并验证了束缚水和残余油饱和度的实测值是现实的。最后，我们改变多孔介质的润湿条件来表示不同的润湿状态。对于不同的情况下，我们表明，模拟与实验结果吻合良好。
2022-02-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Heat transfer in turbulent Rayleigh-Bénard convection within two immiscible fluid layers
本文数值研究了两个不混溶流体层内的湍流Rayleigh-Bénard对流，旨在了解层厚和流体性质如何影响两层系统中的传热（用Nusselt数$Nu$表征）。二维和三维模拟都是在固定的全球瑞利数$Ra=10^8$，普朗特数$Pr=4.38$，和韦伯数$We=5$。我们在$0.01 \le α\le 0.99$之间改变上层的相对厚度，并且在$0.1 \le λ_k \le 10$之间改变两种液体的导热系数比。观察到两种流动状态：在$0.04\leα\le0.96$的第一个区域，对流出现在两个层中，并且$Nu$对$α$不敏感。在$α\le0.02$或$α\ge0.98$的第二种状态下，对流只存在于较厚的层中，而较薄的层由纯传导主导。在该方案中，$Nu$对$α$敏感。为了预测$Nu$在系统中，其中两个层是由一个独特的接口分开，我们应用Grossmann-Lohse理论的两个单独的层，并施加在界面处的热流守恒。在不引入任何自由参数的情况下，对$Nu$和界面温度的预测与我们的数值结果和以前的实验数据吻合得很好。
2021-08-25 physics.flu-dyn
Effective permeability of an immiscible fluid in porous media determined from its geometric state
本文提出一种基于几何状态的人工神经网络，用于预测多孔介质中不混相两相流的有效渗透率，在4500个未见样本上达到R²=0.98，解决了从孔隙尺度到达西尺度的升尺度问题。
2023-06-22 physics.data-an physics.flu-dyn
Birth of a bubble: Drop impact onto a thin liquid film for an immiscible three-fluid system
Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）；York University（约克大学）
研究不可混溶三流体系统中液滴冲击薄液膜时气泡形成的机制，通过数值模拟揭示液膜变形和气层润滑对气泡形成的关键作用。
2025-12-07 physics.flu-dyn
A new set of equations describing immiscible two-phase flow in isotropic porous media
基于非平衡态热力学，推导了多孔介质中不混溶两相流中各部分体积流量之间以及各部分体积流量与总体积流量之间的一般关系式。这些方程与饱和度守恒一起将不混溶两相流问题简化为复杂流体的单相流问题。我们根据相对渗透率方程讨论了新方程。我们测试模型系统的方程，分析和数值。
2016-12-19 physics.flu-dyn
Wall-bounded multiphase flows of N immiscible incompressible fluids: consistency and contact-angle boundary condition
Purdue University（普渡大学）
本文提出一种有效方法，用于模拟由N种不同密度、粘度和相互表面张力的不混溶不可压缩流体组成的壁限多相流，并提出了一种适用于N相和M相的接触角边界条件，通过数值实验验证了方法的物理准确性。
2016-10-31 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Geometric structure of parameter space in immiscible two-phase flow in porous media
本文基于广义热力学框架，将多孔介质中不混溶两相流的速度分别解释为切向量和仿射坐标，并利用几何结构推导出共动速度的一般形式。
2025-02-04 physics.flu-dyn
Interface dynamics of immiscible two-phase lattice-gas cellular automata: A model with random dynamic scatterers and quenched disorder in two dimensions
我们使用格子气元胞自动机模型中存在的随机动态散射网站和淬火无序的两相不混溶模型的目的是产生一个界面动力学类似于Hele-Shaw细胞中观察到的。在一个干净的晶格和一个晶格与淬火无序中的一种流体取代其他的界面的动力学进行了研究。对于干净的系统，如果流体具有较低的粘度取代其他，我们表明，该模型表现出Saffman-Taylor不稳定现象，其功能是在非常好的协议与那些观察到的真实（粘性）流体。在具有淬火无序的系统中，我们得到了两种情况下界面宽度的增长和粗化指数的估计：粘度匹配流体和不稳定界面的情况。第一种情况与具有表面驰豫的随机沉积模型属于同一普适类。此外，虽然早期的界面动力学的行为类似，粘性手指开发在第二种情况下，随后产生的气泡的背景下，一个复杂的动力学。我们还确定了Hurst指数的次扩散分数布朗运动与接口，从中我们得到它的分形维数和相关的渗流过程的普适类。
2015-08-04 physics.flu-dyn
Multiphase Flows of N Immiscible Incompressible Fluids: A Reduction-Consistent and Thermodynamically-Consistent Formulation and Associated Algorithm
Purdue University（普渡大学）
本文提出了一种降维一致且热力学一致的公式及算法，用于模拟由N种不混溶不可压缩流体组成的等温混合物的动力学，通过数值实验验证了其在多组分流体、大密度比和大粘度比问题中的物理准确性。
2017-07-27 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Thermodynamics-Like Formalism for Immiscible and Incompressible Two-Phase Flow in Porous Media
本文提出一种基于Jaynes统计力学推广的热力学类形式体系，用于描述多孔介质中的两相流，并推测类温度变量agiture与压力梯度直接相关，同时发展了以分流量为控制变量的版本。
2025-01-21 physics.flu-dyn
Modeling and computer simulation of the mixing and heat transfer in heterogeneous turbulent two-phase jets of mutually immiscible liquids by the method of Professor Alfred I. Nakorchevskii. Part 1
本文研究了两相湍流非均质射流中互不相溶液体的混合与传热特性。许多自然过程和技术过程都涉及相互不混溶的液体的湍流射流，这是现代多相系统动力学的一个重要类别。考虑了轴对称二维定常流的微分方程组和柱坐标系中的积分关联式，研究了喷嘴喷入与喷嘴不混溶的另一种流体的射流。对两相射流中的湍流混合参数进行了模拟和分析。计算结果对研究和工业生产具有一定的参考价值，因为多相湍流混合和传热参数的计算是很重要的。
2020-12-07 cs.CE physics.flu-dyn
Ensemble Distribution for Immiscible Two-Phase Flow in Porous Media
本文构造了一个系综分布来描述多孔介质中两种不可压缩流体的稳态不混溶两相流。系统是遍历的。该分布用于计算宏观流动参数。特别是，我们发现一个表达式的整体流动性的系统从合奏分布。在多孔介质的规模的熵产生示出给预期的产品的平均流量和它的驱动力，从黑箱描述获得。我们测试数值的一些中心的理论结果。
2016-12-19 physics.flu-dyn
Highly Efficient Lattice-Boltzmann Multiphase Simulations of Immiscible Fluids at High-Density Ratios on CPUs and GPUs through Code Generation
本文提出了一种基于保守Allen-Cahn模型的多相格子玻尔兹曼方法的高性能实现方法，该方法支持高密度比和高雷诺数。元编程技术用于自动为CPU和GPU生成优化代码。耦合模型在高级符号描述中指定，并通过自动转换进行优化。通过计算核的融合减少了所得到的算法的内存占用。屋顶线分析证明了在单个GPU上生成代码的出色效率。由此产生的单个GPU代码已被集成到多物理场框架waLBerla中，以在大型域上运行大规模并行模拟。通信隐藏和支持GPUDirect的MPI产生近乎完美的缩放行为。缩放实验是在Piz Daint超级计算机上进行的，该计算机具有多达2048个GPU，模拟了数百个完全解析的气泡。此外，验证的实施中所示的物理相关的三维气泡在水中上升。
2020-12-11 cs.MS cs.PF physics.flu-dyn
Phase-field model for the Rayleigh--Taylor instability of immiscible fluids
本文用相场描述法研究了小Atwood数极限下两种不互溶流体的Rayleigh-Taylor不稳定性。在这种方法中，尖锐的流体界面被薄的但有限的过渡层所取代，在过渡层中，界面力平滑地变化。这是通过引入一个序参量（相场）来实现的，该序参量的变化在界面层上是连续的，并且在体区域中是均匀的。相场模型服从Cahn-Hilliard方程，并与标准的纳维-斯托克斯方程双向耦合。从这个方程组出发，我们首先进行了线性分析，由此我们解析地重新推导出了已知的重力-毛细管色散关系在混合能量密度和毛细管宽度为零的极限。我们已经进行了数值模拟，并确定了一个区域的参数，在该区域中的线性相位（稳定和不稳定）的已知属性是复制在一个非常准确的方式。这已经在可忽略的粘度的情况下和在非零粘度的情况下完成。在后一种情况下，只有扰动增长率的上限和下限是已知的。最后，我们还研究了弱非线性阶段的扰动演化，并确定了一个政权的特点是由一个恒定的终极速度的气泡/尖峰。终极速度的测量值与现有的理论预测是完全一致的。相场法是一种很有价值的方法，它可以用来描述流体动力学湍流和波动湍流的动力学过程。
2008-06-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Kolmogorov-Hinze scales in turbulent superfluids
本文通过数值模拟研究了湍流双组分超流体中不可混溶区域尺寸随能量输入率的变化规律，发现强不可混溶时遵循经典Kolmogorov-Hinze理论的ε^{-2/5}标度，弱不可混溶时因量子效应改变为ε^{-1/4}标度。
2023-08-05 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
A statistical mechanics for immiscible and incompressible two-phase flow in porous media
基于Jaynes最大熵原理，建立了局部稳态条件下多孔介质中不可压两相流的统计力学。一个集群熵分配给我们缺乏知识，并控制，在孔隙空间中的流体和流动配置。因此，出现了描述流动的两个新变量：描述两种流体的搅拌水平的搅拌度，以及与饱和度共轭的流动导数。在标准（热力学）统计力学中，搅动和流动导数是温度和化学势的类似物。与之相关的类似牛顿的形式主义揭示了描述流动的变量之间的一些迄今未知的关系，包括波动。形式主义开辟了新的方法来表征多孔介质的多相流的实际应用，取代简单的相对渗透率理论，同时仍然保持变量的数量易处理。
2022-05-27 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Adjoint Complement to the Volume-of-Fluid Method for Immiscible Flows
本文主要研究了流体体积法（VoF）的伴随补充方法，该方法适用于空气和水等不混溶两相流，由于其计算效率高，在海洋工程中得到了广泛的应用。原始和相应的伴随VoF方法的特殊挑战是指具有不连续物理特性的尖锐界面处理。针对两种主要的压缩对流格式，即高分辨率界面捕获格式（HRIC）和任意网格压缩界面捕获格式（CICSAM），分别推导了连续伴随两相系统（分部积分）和相应的对偶压缩对流格式（分部求和）.对偶方案严格地反映了原始的归一化变量图（NVD）格式。注意力仅限于稳态应用。因此，原始和对偶过程都在伪时间中执行，并且对偶方法的后向积分围绕（伪时间）收敛的原始场执行。本文分析了一个工程模型问题的原方程和伴随方程。模型问题的分析解决方案最初提出，这表明，伴随部分不提供一个唯一的，非平凡的解决方案。作为一种补救措施，一个额外的扩散浓度项被引入到伴随浓度方程。从修改后的方法得到的数值结果对模型问题的分析解进行基准。此外，还讨论了修正对二维水下翼型绕流数值模拟灵敏度的影响。最后的应用程序是指一个通用的3D水下航行器的形状优化，并强调自由流动参数的影响可以忽略不计。
2020-09-06 math.OC physics.flu-dyn
Physical Formulation and Numerical Algorithm for Simulating N Immiscible Incompressible Fluids Involving General Order Parameters
Purdue University（普渡大学）；Center for Computational and Applied Mathematics（计算与应用数学中心）；Department of Mathematics（数学系）
本文提出一种基于一般序参数的物理建模和数值算法，用于模拟N种不可压缩不混溶流体的运动，通过显式计算多相混合能量密度系数，降低计算复杂度。
2014-08-15 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Relations between Seepage Velocities in Immiscible, Incompressible Two-Phase Flow in Porous Media
本文从热力学角度出发，导出了多孔介质中不可压两相流各流体组分的渗流速度方程。它们需要引入一个新的速度函数，即共同运动速度。该速度函数是多孔介质的特征。连同速度与驱动力（例如压力梯度）之间的本构关系，这些方程形成封闭集合。我们解决了四个版本的毛细管模型分析使用此理论。我们测试的理论数值上的网络模型。
2017-12-19 physics.flu-dyn
A Corrected Open Boundary Framework for Lattice Boltzmann Immiscible Pseudopotential Models
Guangdong University of Technology（广东工业大学）；BGI Research（华大基因研究院）
本文提出一种基于MRT的修正开放边界框架，用于改善非混溶伪势模型中界面形成和稳定性问题。
2026-02-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Level-set method for accurate modeling of two-phase immiscible flow with moving contact lines
针对具有移动接触线的两相不混溶流动，提出了一种精确的界面水平集方法。Cox-Voinov模型用于描述运动接触线。采用分段线性界面法构造有符号距离函数并实现接触角边界条件。在静态和运动的流体界面的情况下，显示收敛行为的寄生电流进行了研究。压力和表面张力力平衡到静态抛物界面的机器精度，而当界面在均匀流场中平流时，速度误差随着网格细化而稳定减小。通过理论和实验的比较，研究了管内推进界面和毛细上升的移动接触线问题，并对该问题进行了验证。
2017-10-25 physics.flu-dyn
Multiphase Flows of N Immiscible Incompressible Fluids: An Outflow/Open Boundary Condition and Algorithm
Purdue University（普渡大学）；Center for Computational and Applied Mathematics（计算与应用数学中心）；Department of Mathematics（数学系）
本文提出了一种有效出流/开放边界条件及算法，用于模拟包含N种不混溶不可压缩流体的多相流动力学，通过能量稳定性与降维一致性保证了算法的稳定性和效率，并通过数值实验验证了其准确性。
2017-11-12 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Linear stability analysis and direct numerical simulation of two layer channel flow
本文研究了雷诺数为100 ~ 1000时，在线性和非线性状态下，平面通道中双流体流动的稳定性。这两种流体具有相同的密度但不同的粘度。当可混溶时，流体通过小但有限厚度的混合层彼此分离，穿过该混合层，粘度从一种流体的粘度变化到另一种流体的粘度。当不混溶时，界面是尖锐的。我们的研究涵盖了施密特数，粘度比和混合层的位置和厚度的范围。一个区域的不稳定性不同的Tollmien-Schlichting模式得到在中等雷诺数。我们发现，重叠层的粘性分层的关键层的主导扰动提供了一种机制，这种不稳定性。在非常低的扩散系数值，混相流的行为完全一样的不混相的稳定性特征。高水平的可渗透性使流动更加稳定。然而，在中间水平的扩散率，在线性和非线性的制度，混相流可以是更不稳定的比相应的不混相流没有表面张力。
2016-09-03 physics.flu-dyn
A boundary element method for the solution of finite mobility ratio immiscible displacement in a Hele-Shaw cell
本文在Hele-Shaw盒中数值研究了具有有限流度比的两种不互溶流体之间的相互作用。在不同的毛细管数和流度比使用有限的流动率比模型之间的低粘度流体和高粘度流体的界面处开始的指进不稳定性进行了分析。本工作的动机是可能的发展的界面不稳定性，可能会发生在多孔介质中的CO $_2$封存的过程中，但不假装分析这个复杂的问题。相反，我们提出了一个详细的研究类似的问题发生在一个海勒-肖细胞，给可能的羽流模式，可以在CO $_2$注入发展的迹象。数值方案利用边界元法，其中两种流体的界面处的法向速度直接通过超奇异积分的评价来计算。边界积分方程的求解采用Neumann收敛级数与三次B样条边界离散，表现出6阶空间收敛。收敛系列允许长期的非线性动态增长的粘性手指，以准确和有效地探索。在低流度比制度的模拟揭示了大的差异，指进模式相比，由以前的高流度比模型预测。最重要的是，竞争手指之间的经典手指屏蔽被抑制。次级指状物可以具有显著的速度，与高迁移率比流动相比，允许与初级指状物更大的相互作用。最终，这种相互作用会导致基底变薄，手指断裂成单独的气泡。
2021-03-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Parameterizations of Immiscible Two-Phase Flow in Porous Media
润湿饱和度是表征多孔介质中不混溶两相流的一个基本变量，它是充满润湿流体的孔隙体积与总孔隙体积之间的比率。更一般地说，这个变量来自于一些基础空间上的特定坐标选择，可以用来表达体积流量的变量域。基本的数学结构允许引入包含相同信息的其他变量，但从理论的角度来看更方便。我们沿着这些线在这个基础空间上引入极坐标，其中角度起着类似于润湿饱和度的作用。我们推导出这些新的变量之间的关系的基础上欧拉齐性定理。我们制定这些关系在一个坐标自由的方式使用微分形式。最后，我们讨论和解释的co-moving速度在这个坐标的自由表示。
2022-12-14 physics.flu-dyn
A new Timestep Criterion for the Simulation of Immiscible Two-Phase Flow with IMPES Solvers
Fraunhofer ITWM（弗劳恩霍夫应用数学研究研究所）；RPTU Kaiserslautern-Landau（莱茵兰-普法尔茨科学技术大学）
本文提出了一种迭代IMPES求解器和新的时间步长准则，用于模拟涉及压缩性流体相的不可混溶双相流。该时间步长准则结合Courant-Friedrichs-Lewy条件和数值计算的速度导数，适应时间步长大小，不依赖主导流动特征。该求解器在多种流动场景中表现出高效和鲁棒性，包括压降主导和毛细管主导流动，且无需调整任何数值参数。此外，它在具有不连续多孔介质参数（如孔隙率、渗透率和毛细管压力函数）的案例中成功达到预期的稳态状态。与传统Coats时间步长准则相比，本文的方法在Buckley-Leverett问题和重力-毛细管平衡示例中保持了相似的精度，但时间迭代次数更少。在空气压缩示例中，新时间步长准则在非润湿相质量守恒方面显著优于Coats准则。
2026-05-21 physics.flu-dyn
The role of wetting on the flow of two immiscible fluids in porous media
通过混合相场-浸入边界方法模拟多孔介质中两相流体界面动力学，揭示了毛细数和润湿性对毛细指进与稳定穿透模式的影响，并提出基于穿透长度和速度识别界面模式的新方法。
2024-05-30 physics.flu-dyn
Effect of viscosity ratio on the self-sustained instabilities in planar immiscible jets
先前的研究表明，中间表面张力对两相平面射流具有违反直觉的失稳效应。在这里，有限的二维射流中的过渡过程具有不同的粘度比的两种流体进行了研究，使用DNS。持续振荡的中性曲线是通过记录DNS中超过1000个无量纲时间单位的速度残差的范数来找到的，或者直到信号在对数尺度上达到恒定水平-无论是收敛的稳定状态，还是“统计稳定”的振荡状态。振荡的最终状态被发现为所有的粘度比（0.1-10）。对于均匀粘度（m=1），第一个分歧是通过一个表面张力驱动的全球不稳定性。对于低粘度的外部流体，有一个稳定的非对称Coanda型附着模式和表面张力诱导模式之间的模式竞争。在中等表面张力，Coanda型附着占主导地位，并最终触发时间依赖性的对流爆发。在高表面张力下，表面张力主导的模式占主导地位。对于高粘度的外部流体，持续振荡出现由于强对流不稳定。最后，m=1的射流保持不稳定远离入口时，剪切剖面几乎是恒定的。比较这一平行Couette流（无拐点），我们表明，在这两种流动中，隐藏的界面模式所带来的表面张力成为暂时和绝对不稳定的中间韦伯和雷诺制度。Couette装置的能量分析表明，表面张力虽然是耗散的，但在界面附近诱导了一个速度场，该速度场通过粘性机制从流动中提取能量。这项研究突出了丰富的动力学不混溶平面均匀密度射流，几个自我维持和对流机制的竞争取决于确切的参数。
2017-01-11 physics.flu-dyn
Specific interface area in a thin layer system of two immiscible liquids with vapour generation at the contact interface
对于充分搅拌的多相流体系统，每单位体积的平均界面面积或“比界面面积”$S_V$是系统状态的重要特征。特别是，它是重要的不混溶的液体经历界面沸腾系统的动力学。我们估计参数$S_V$的值作为系统的热流入$\dot{Q}_V$或高于界面沸点的平均系统过热$\langleΘ\rangle$的函数。导出的结果可以重新制定的情况下，两种液体试剂与气体形式的反应产物之一的吸热化学反应。最终结果仅限于薄层的情况下，气泡离开接触界面的潜在重力能是小的相比，他们的表面张力能量。
2017-04-20 physics.flu-dyn
Parametric study of the interface behavior between two immiscible liquids flowing through a porous medium
当共存于多孔介质中的两种不混溶液体通过开口排出时，发生复杂的流动，其中液体之间的界面移动、倾斜和弯曲。界面轮廓取决于液体的物理性质和它们被提取的速度。如果排出流率、排出流中的液体体积分数和液体的物理性质是已知的，则可以确定紧邻出口的界面角（θ）。在这项工作中，我们定义了四个无量纲参数，规则的流体动力学问题，并通过数值参数分析，方程来预测θ的开发。该方程通过几个数值评估，其中的参数被修改的同时和任意的验证。此外，定性的影响，每个无量纲参数的接口形状的报告。
2010-01-13 physics.flu-dyn
Disorder-induced non-linear growth of viscously-unstable immiscible two-phase flow fingers in porous media
本研究通过动态孔隙网络模型，探究多孔介质中粘性不稳定两相流指进的非线性增长，揭示毛细管屏障无序性对增长指数的影响及向拉普拉斯增长的过渡机制。
2023-12-22 physics.flu-dyn
Simulations of two-dimensional single-mode Rayleigh-Taylor Instability using front-tracking/ghost-fluid method: comparison to experiments and theory
University of Arkansas（阿肯色大学）；University of Zurich（苏黎世大学）
本文使用前向追踪/鬼体方法模拟二维单模瑞利-泰勒不稳定性，并与实验和理论进行比较，验证了数值结果与实验数据的一致性。
2025-12-31 physics.flu-dyn
Immiscible Rayleigh-Taylor turbulence using mesoscopic lattice Boltzmann algorithms
采用多组分格子玻尔兹曼方法和Shan-Chen赝势在GPU上实现，研究了二维不混溶二元流动中由Rayleigh-Taylor（RT）不稳定性引起的湍流。我们比较我们的结果与Chertkov和合作者（{ \it物理评论E 71，055301，2005}）研究的不混溶三维RT的唯象理论的二维情况下的扩展。此外，我们比较了混合层的增长，典型的速度，平均密度分布和拟能与等效的情况下，但可互溶的两个组件的流体。在混溶和不混溶的情况下，混合层的预期二次增长和典型速度的线性增长都被观察到，具有接近的长时间渐进前因子，但初始瞬变不同。在不混溶的情况下，拟能表现出增长的趋势，像$\propto t^{3/2}$，最高值的涡集中在界面附近。此外，我们研究了典型的液滴尺寸的演变和在乳状液状态下的界面的总长度的行为，显示出与我们的唯象预测相容的幂律行为的存在。我们的结果也可以被认为是第一个验证步骤，以扩展应用的格子玻尔兹曼工具，研究三维不混溶的情况下。
2021-06-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Dynamic Network Simulator for Immiscible Two-Phase Flow in Porous Media
本文详细介绍了一套在多孔介质不混溶两相流动态孔隙网络模型中进行流体驱替的算法。该算法具有通用性，适用于不同边界条件下的二维和三维规则和不规则孔隙网络。实现这些算法集，我们描述了一个动态的孔隙网络模型，并重现一些基本属性的瞬态和稳态两相流。在排水驱替过程中，通过改变毛细管数和粘度比，模型可以再现粘性指进、毛细指进和稳定驱替时的流型。在稳态渗流条件下，该模型验证了有效流变特性的线性到非线性过渡，满足多孔介质两相流渗流速度之间的关系。
2019-07-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
The Role of Interfacial Tension in Direct Numerical Simulations of Drop-Film Interaction for Immiscible Fluids
High Performance Computing Center, Stuttgart（斯图加特高性能计算中心）；Institute of Aerospace Thermodynamics (ITLR), University of Stuttgart（斯图加特大学航空热力学研究所）
通过FS3D数值模拟研究界面张力变化对液滴撞击油膜形成的复合冠高度和内部冠组成的影响，并实现了在APU架构超级计算机上的高效并行计算。
2026-05-28 physics.flu-dyn
Finite element modelling of immiscible two-phase flow in oil reservoirs
本文提出用有限元法模拟油藏中不混溶两相流，通过商业软件验证并模拟三维四分之一反转五点井网基准，证明其高效可行。
2023-11-09 physics.flu-dyn physics.geo-ph
