Stability Boundaries and Sufficient Stability Conditions for Stably Stratified, Monotonic Shear Flows
在剪切流和密度的光滑严格单调剖面的假设下,研究了无粘、平行、稳定分层剪切流的线性稳定性,使得局部Richardson数处处为正。通过求解一个单参数的Sturm-Liouville问题族,系统地找到了系统的边缘不稳定模态,这比直接求解Taylor-Goldstein方程更有效地确定了系统的稳定边界.通过论证不存在边缘不稳定模式,我们得到了新的稳定性充分条件,推广了非分层剪切流的Rayleigh-Fjørtoft准则。
2016-01-28 physics.flu-dyn
Particles held by springs in a linear shear flow exhibit oscillatory motion
本文研究了在低雷诺数剪切流中,由线性弹簧夹持的小球在相邻位置的动力学行为。流动拉长珠粒,并且剪切梯度与球体之间的流体动力学相互作用的非线性行为的相互作用在大的参数范围内导致分叉到令人惊讶的振荡珠粒运动。的参数范围,其中该分叉是超临界或亚临界,被确定。
2006-06-01 physics.flu-dyn
Turbulent transport and dynamo in sheared MHD turbulence with a non-uniform magnetic field
本文研究了大尺度速度和非均匀磁场共同作用下的三维磁流体动力学湍流。通过假设湍流由螺旋和非螺旋谱的外力驱动,我们研究了这两个剪切对湍流强度和湍流输运的综合影响,湍流扩散系数(湍流粘度,$α$和$β$效应)与雷诺数相似。结果表明,在弱和强磁场的限制下,湍流粘性和扩散系数分别对强剪切和强磁场发生猝灭。对于弱的流动剪切,我们进一步表明,磁剪切增加的湍流强度,同时降低湍流输送。在存在强流动剪切的情况下,发现磁剪切的效果通过增强湍流和运输来对抗流动剪切的效果(其由于剪切稳定而减少湍流),从而通过流动剪切稳定来减弱强猝灭。在强磁场的情况下(与流动剪切相比),磁剪切增加湍流强度并淬灭湍流传输。
2009-07-07 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
Kinetics of Shear Banding Flow Formation in Linear and Branched Wormlike Micelles
我们调查的流动演变的线性和分支蠕虫状胶束溶液与泰勒-库埃特(TC)细胞使用相结合的粒子跟踪测速,双折射,和浊度测量相匹配的流变学。两种溶液在一定的剪切速率范围内均表现出应力平台。在应力平台内的稳定剪切速率流动的启动下,线性和支化样品都表现出强烈的瞬态剪切稀化流动曲线。然而,虽然流动的线性解决方案演变成带状结构在较长的时间,流动的分支解决方案过渡到一个弯曲的速度分布没有证据的剪切带。流动诱导的双折射测量表明瞬态双折射带与强胶束对齐的线性溶液中的高剪切带。对于分支系统,在其他相同的Wi下,瞬态流动诱导的双折射更强。在较长的时间内,双折射带被混沌流取代,让人想起弹性不稳定性。在速度梯度-涡度平面中流动引起的浊度的可视化揭示了在线性解中高剪切带和低剪切带之间具有浊度对比的准稳定条带。然而,对于分支溶液,浊度在TC池间隙内均匀变化,证实了非带状准稳态测速结果。最后,我们表明,而弹性不稳定性的线性解决方案出现在高剪切带,在高Wi支化的解决方案的流动变得不稳定,由于端部效应,与增长的端部区域,最终跨越整个轴向长度的TC细胞。
2022-07-27 physics.flu-dyn
Objective early identification of kinematic instabilities in shear flows
提出了一种识别流动不稳定性的运动学方法。通过将拉格朗日坐标系中的流动不稳定性定义为流体粒子线的增加的折叠,仅基于有限时间内的材料线的曲率变化就可以早期检测到其细微扰动和不稳定增长。材料线曲率是客观的,参数化无关,并可以应用到一般复杂的流动,而无需知道的基流。导出了一般剪切流中欧拉速度模的增长与诱导流图和拉格朗日曲率变化之间的解析关系。该方法被验证捕捉不稳定性迅速在一个时间发展的射流,不稳定的分离剪切流超过一个弯曲的翼型,并在发病后的不稳定性的圆柱体。
2020-09-12 physics.flu-dyn
Stability analysis of shear flows in a Hele-Shaw cell
本文研究了Hele-Shaw盒中非均匀不可压缩流体运动的数学模型。提供了剪切流类的线性稳定性分析。研究了惯性、线摩擦和不可渗透边界在Kelvin-Helmholtz不稳定性发展中的作用。在长波近似下,得到了粘性和密度分层流动的简化一维模型的层次。Saffman-Taylor不稳定性发展的解释给出了这些模型的框架。
2015-01-27 physics.flu-dyn
Influence of shear-flow vorticity on wave-current interaction. Part 1: Surface gravity waves without surface tension effect
本文研究了具有常涡度的背景切变流上表面波的传播,并与背景流深度均匀的情况作了比较。对于垂直剖面为线性的剪切流,详细分析了有限深度流体的表面重力波频散关系。在假定背景流沿水平方向逐渐变化的条件下,着重研究了波阻现象,详细讨论了涡量对波阻现象的影响。得到了波阻塞的条件,并对不同的无量纲参数值进行了分类。
2013-10-14 physics.flu-dyn
Universal continuous transition to turbulence in a planar shear flow
我们研究了在Waleffe流湍流的发病-由正弦体力驱动的无应力边界之间的平面剪切流。通过截断壁法线表示为四个模式,我们能够模拟系统的大小比任何以前模拟的大一个数量级,从而攻击平面剪切流的普遍性的问题。我们证明了平衡湍流分数从零开始连续增加超过临界雷诺数和湍流结构的统计表现出幂律缩放的(2+1)-D定向渗流普适类。
2017-08-15 physics.flu-dyn
Effects of mean flow skew on turbulent shear layers. Part I. Numerical investigation
University of Maryland(马里兰大学);Cornell University(康奈尔大学)
通过高保真大涡模拟研究非对齐湍流边界层相互作用形成的偏斜湍流剪切层,发现其垂直积分长度尺度减小,且相干压力滚子向平均剪切正交方向重新排列。
2026-06-24 physics.flu-dyn
Velocity contrasts enhancement for shear thinning solutions flowing in a rough fracture
研究了具有粗糙互补自仿射壁的透明模型裂缝中的流动和输运,裂缝的相对剪切位移为$\vec{u}$。的孔径字段显示长范围的相关性垂直于$\vec{u}$:在该方向上的流动,的宽度和几何形状的前面的染色的剪切变稀的聚合物溶液取代透明的已被研究作为流体流变学和流速的函数。前部宽度随距离线性增加,表明流体的对流在流动路径之间具有低的横向混合。随着流体流变性从低剪切速率下的牛顿性$\dot γ$向较高$\dot γ$值下的剪切稀化行为转变,宽度也随流速增加。在高流速下,宽度也随着聚合物浓度而增加。这些结果表明,对于剪切稀化流体,不同流动通道之间的流速对比增强。通过将裂缝视为一组恒定水力孔径的平行管道的分析模型,可以很好地预测不同聚合物浓度下低和高$\dot γ$值的相对宽度。实验前的几何形状的整体几何形状也预测的理论模型从孔径图。
2007-03-03 physics.flu-dyn
Shear-banding instability in arbitrarily inelastic granular shear flows
颗粒流中的一个原型不稳定性是剪切带不稳定性,其中均匀的颗粒剪切流破裂成分别具有低剪切力和高剪切力(剪切应力或剪切速率)的颗粒的密集和稀簇的交替带。本文通过对具有Navier-Stokes本构关系的颗粒流体力学方程组的线性稳定性分析,研究了任意非弹性颗粒剪切流中的剪切带不稳定性。结果表明,选择合适的本构关系在预测剪切带失稳中起着重要的作用。进行了参数研究,研究恢复系数,通道宽度和平均密度的影响。两个全球性的标准有关的控制参数被发现的剪切带不稳定性的发病。
2019-08-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unexpected secondary flows in reverse nonequilibrium shear flow simulations
Princeton University(普林斯顿大学);University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校)
研究发现反非平衡模拟在长流方向的模拟盒中会产生意外二次流动,揭示了该方法在复杂流体模拟中的局限性。
2018-11-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Effects of shear flows on the evolution of fluctuations in interchange turbulence
本文用非微扰方法研究了不同类型的剪切流对交换湍流中涡量和粒子密度脉动演化的影响。对于相同的剪切强度,密度的运输是减少流光比纬向流,纬向流导致振荡死亡。在无粘性极限下,涡量(密度)由于流束或纬向流而按幂律增长(衰减),由于纬向流和流束的组合效应而按指数增长(衰减),并具有相同的剪切符号。带向流和带向流具有相反的剪切符号,导致多个频率的振荡。
2017-11-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Remark on a lower bound of perturbations in 2D inviscid shear flow in a periodic box
Bedrossian和Masmoudi(2015)证明了无限条$(\mathbb{R}/2\mathbb{Z})\times\mathbb{R}$中二维无粘平行剪切流的非线性稳定性。受他们结果的启发,结合MisioZakek(1993)的一个自同构群结果,本文给出了周期盒中二维无粘剪切流扰动的一个下界。
2019-11-10 math.AP physics.flu-dyn
Extending flow birefringence analysis to combined extensional-shear flows via Jeffery-Hamel flow measurements
Tokyo University of Agriculture and Technology(东京农工大学);Shinshu University(信州大学);The Okinawa Institute of Science and Technology(冲绳科学技术大学院大学);Otto-von-Guericke-University(奥托·冯·吉尔克大学)
本文通过杰弗里-哈梅尔流形式推导出解析速度解,研究了相位迟滞与应变率在结合拉伸-剪切流中的关系,并通过实验验证了双折射行为与主应力的根均方和一致。
2025-08-28 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Mean Flow Evolution of Saturated Forced Shear Flows in Polytropic Atmospheres
恒星内部的剪切流在许多物理过程中起着重要的作用。到目前为止,日震学只提供了大尺度的测量,因此对小尺度的动力学仍然没有充分的了解。为了建立剪切驱动湍流的观测和三维DNS之间的联系,我们研究了数值获得的平均状态的水平平均剖面。我们在这里集中在一个可能的方法,可以保持剪切流,即平均松弛法。我们表明,虽然有些系统饱和恢复线性边际稳定,这不是一个普遍的趋势。最后,我们讨论了结果比预期的更复杂的原因。
2016-11-30 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Shear Flow Stabilization of a z-Pinch Plasma in the Presence of a Radial Temperature Gradient
本文将前人关于恒温磁化等离子体的涡量剪切流稳定化的研究推广到非恒温等离子体,在非恒温等离子体中,当存在热源或热汇时,热磁能斯特效应变得重要。特别感兴趣的是这种效果对稳定的线性z箍缩放电的精确解。对于亚音速剪切流不稳定的解,如果流动是超音速的,就变得稳定了.
2010-01-12 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
A universal equation for calculating the energy gradient function in shear driven flows using the energy gradient theory
能量梯度理论在我们以前的研究中被提出。剪切驱动流的流动不稳定性机制与压力驱动流的流动不稳定性机制非常不同。本文导出了单位体积不可压缩流体中能量变化、做功和能量耗散的关系式。本文提出了一个计算剪切驱动流中能量梯度函数的通用方程。通过计算能量梯度函数,可以分析基本流的稳定性。能量梯度函数是场变量,被认为是局部雷诺数。该方法可应用于平行流、弯曲流和各种复杂流。
2020-09-18 math.AP physics.flu-dyn
Transition to turbulence in shear flows
管流和许多其它剪切流在层流剖面对无穷小扰动稳定的流速下表现出向湍流的转变。在这篇简短的评论中,我们将总结最近在理解这种转变方面的进展,重点是驱动转变的线性和非线性状态,出现的扩展和局部模式,以及时空动力学及其与定向渗透的关系。
2018-01-28 nlin.CD physics.flu-dyn
Forced linear shear flows with rotation: rotating Couette-Poiseuille flow, its stability and astrophysical implications
我们探讨了强迫对线性剪切流或平面Couette流的影响,这也是开普勒吸积盘中非常小区域的背景流。我们表明,根据强制和边界条件的强度,适合于所考虑的系统,背景平面剪切流,因此,吸积盘的速度剖面修改为抛物线流,这是平面Poiffille流或Couette-Poiffille流,这取决于参考系。在旋转的存在下,平面Poiffille流变得不稳定,在一个较小的雷诺数下,纯垂直以及三维扰动。因此,虽然旋转稳定的平面库埃特流,同样不稳定的平面Poietille流更快,并迫使本地吸积盘。取决于各种因素,当局部线性剪切流由于存在额外的力而在剪切盒中变成Poiffille流时,即使对于开普勒旋转,流动也变得不稳定,因此湍流将在那里突然出现。这有助于解决一个长期存在的问题,亚临界过渡到湍流的流体动力学吸积盘和实验室平面库埃特流。
2021-07-05 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Non-axisymmetric instability of shear-banded Taylor-Couette flow
最近的实验表明,剪切带流的半稀释蠕虫状胶束在泰勒-库埃特几何形状表现出流动的泰勒涡的形式不稳定。在这里,我们进行非轴对称的线性稳定性分析的扩散剪切带的Johnson-Segalman模型,并表明,这种不稳定性的性质取决于所施加的剪切速率。对于实验相关参数,我们发现,在应力平台的开始不稳定性是由带之间的界面,而大部分的应力平台是由高剪切速率带的体不稳定性。我们的工作显着改变了最近提出的剪切带流的轴对称分析的基础上的稳定性图。
2012-01-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modeling the transition to turbulence in shear flows
一维模型过渡剪切流。该模型有两个变量,分别对应于湍流强度和平均切变。这些变量根据基于过渡湍流已知特性的简单方程进行演化。考虑的第一个模型是管流。先前的研究使用混沌帐篷映射来模拟湍流。在目前的工作中,湍流被建模为乘性噪声。该模型捕捉了过渡管流的特征,并包含亚稳态喷流、喷流分裂和段塞。这些想法被扩展到一个有限的平面库埃特流模型。
2011-07-19 nlin.PS physics.flu-dyn
Constitutive model for time-dependent flows of shear-thickening suspensions
我们开发了一个张量本构模型的致密,剪切增稠颗粒悬浮液进行时间相关的流动。我们的模型结合了最近提出的演变方程的悬浮微观结构的速率无关的材料与以前开发的想法来解释剪切增稠的稳定流动,从而摩擦扩散之间的压缩接触在大颗粒应力。我们应用我们的模型剪切反转,并找到良好的定性协议与粒子级,离散元模拟的结果,我们也提出。
2020-07-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Criterion for purely elastic Taylor-Couette instability in the flows of shear-banding fluids
在过去的二十年里,人们已经用各种方法研究了剪切带流动,如流变仪、测速仪和流动双折射。在胶束溶液中,收集的许多数据表现出无法解释的时空波动。最近,有人提出,这些波动起源于一个纯粹的弹性不稳定性的流动。在圆柱形Couette几何形状,不稳定性是让人想起泰勒样的不稳定性粘弹性聚合物溶液中观察到的。在这封信中,我们描述了纯弹性泰勒-库埃特不稳定性的准则应如何适用于剪切带流动。我们推导出三类剪切带流与弯曲流线,根据其稳定性。
2011-08-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Weakly adhesive suspension shows rate-dependence in oscillatory but not steady shear flows
我们报告的非胶体颗粒悬浮液中的牛顿溶剂在40%的固体体积分数的流变测量。在振荡剪切(OS)流中发现了一个异常的、频率依赖的复数粘度,而在稳态剪切(SS)流中在相同的剪切速率下发现了一个恒定的动态粘度。我们发现,这种矛盾产生于OS和SS之间的微观结构差异,介导的弱粒子间的力量。代理颗粒悬浮液的离散元模拟证实了这一假设,并揭示了粘附诱导的剪切变稀机制,仅在OS中具有-1/5的斜率,与实验一致。
2020-06-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fluctuations of energy injection rate in a shear flow
本文研究了体积力驱动的剪切湍流中的瞬时能量注入和局部能量注入。能量注入可以是正的也可以是负的。极端事件与相干条纹有关。概率分布是不对称的,稍微偏离高斯形状,并取决于在剪切方向上的位置。正注入和负注入的概率是指数相关的,但指数中的前因子在剪切层中是变化的。
2003-07-29 nlin.CD 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
Relation between shear parameter and Reynolds number in statistically stationary turbulent shear flows
本文研究了近似均匀的统计定常剪切湍流的剪切参数S^* 与雷诺数Re之间的关系。参数研究与最近概述的关于剪切流中局部各向同性的回归的广义观点一致[Schumacher,Sreenivasan and Yeung,Phys. Fluids,vol.15,84(2003)]。因此,系统地改变两个参数,即恒定剪切速率S和由能量注入速率epsilon_{in}规定的初始湍流波动水平。研究表明,剪切参数的水平为更大的雷诺数,这是由尺寸参数支持。结果发现,偏度的横向导数表现出不同的衰减行为,相对于雷诺数时,模拟运行的序列遵循不同的途径在两个参数的平面。该研究可以为高雷诺数实验中奇阶矩衰减的不同解释提供新的思路。
2004-07-08 nlin.CD physics.flu-dyn
The probability distribution of a trapped Brownian particle in plane shear flows
本文研究了一个过阻尼布朗粒子被简谐势捕获并同时暴露于线性剪切流或平面Poiffille流中的统计性质。其概率分布是通过相应的Smoluchowski方程,这是线性剪切流解析求解。在一个平面Poiffille流的情况下,解析近似的分布得到的扰动分析,并证实了数值结果。有一个很好的协议之间的两种方法的参数范围很广。
2010-11-05 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Shear dispersion in dense granular flows
我们制定和解决一个模型问题的密集颗粒材料的分散在快速剪切流下降的倾斜。分散粉末的深度平均浓度的有效分散性示出为Péclet数的平方而变化,如在经典的泰勒-阿里斯分散的分子溶质。一般剪切剖面的扩展,并指出工业和地质颗粒流的可能应用。
2014-02-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Start-up and cessation of steady shear and extensional flows: Exact analytical solutions for the affine linear Phan-Thien--Tanner fluid model
精确的解析解的启动和停止流得到的仿射线性N-Thien-Tanner流体模型。它们包括稳态剪切流、稳态单轴和双轴拉伸流以及稳态平面拉伸流的起动和停止的结果。得到的解决方案表明,在稳态剪切流的启动,通过准周期指数阻尼振荡的应力,而接近其稳态流量值(使应力超调存在);在稳态拉伸流的启动,应力单调增长,而在稳态剪切和拉伸流的停止,应力衰减迅速,非指数。流体的稳定流动流变学也进行了审查,在这项工作中获得的精确的解析解稳定剪切和拉伸流比文献中找到的替代公式更简单。详细研究了稳态解和瞬态解的性质,包括它们在低和高Weissenberg数下的渐近行为。推广到多模态版本的Tanner-Thien-Tanner模型也进行了讨论。因此,这项工作提供了一个完整的分析描述的流变学的仿射线性L-Thien-Tanner流体在启动,停止,稳定制度的剪切和拉伸流。
2020-08-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-monotonic flow curves of shear thickening suspensions
稠密悬浮液的不连续剪切增稠(DST)是一种显著的现象,在临界剪切速率下粘度可增加几个数量级。它有一个一阶相变的外观之间的两个假设的“状态”,我们最近确定为斯托克斯流与润滑或摩擦接触,分别。在这里,我们通过新型应力控制模拟进一步扩展了类比,并表明存在类似于非单调状态方程的非单调稳态流动曲线。虽然我们将DST与S形流动曲线相关联,但在剪切堵塞过渡以上的体积分数处,摩擦状态失去流动性,并且流动曲线减小为拱形,允许系统仅在小应力下流动。而热力学转变导致在共存区域的相分离,我们观察到一个均匀的剪切流沿增厚过渡。稳定性分析表明,均匀剪切可能是机械稳定的小雷诺数和系统尺寸的流变仪。
2015-05-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Symmetrization and asymptotic stability in non-homogeneous fluids around stratified shear flows
本文综述了稳定分层流体中剪切流渐近稳定性理论的最新进展,重点介绍了具有鲁棒性和广泛适用性的新方法。
2023-09-22 math.AP physics.flu-dyn
On shear flow stabilization concepts for the dense z pinch
不同的方式来实现稳定的线性z箍缩的叠加剪切流进行了分析。它们是:1)Arber和Howell提出的中心有箍缩放电的轴向剪切流,Shumlak等人进行了实验验证。2)密集箍缩放电周围密集低温等离子体的螺旋流。3)一个薄的金属射弹以高速穿过箍缩放电的中心。4)锥形内爆中聚能效应射流替代高速弹丸的研究。5)在锥形内爆中用一根固定的金属丝代替射流。
2009-11-17 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Variational formulation for models of shear shallow water flows and ideal turbulence
不考虑剪切效应的浅水方程类似于具有多方状态方程的气体动力学方程。当考虑剪切效应时,方程包含附加的演化方程,在数学上类似于忽略源项(理想湍流)时可压缩流体的湍流中的雷诺应力。我们表明,剪切浅水流动的非耗散模型和理想湍流模型承认一个类似的变分公式,在这两种情况下,雷诺应力张量演化方程被认为是非完整约束。
2019-11-27 physics.class-ph physics.flu-dyn
Shear-induced crystallization of a dense rapid granular flow: hydrodynamics beyond the melting point?
我们研究剪切诱导结晶在一个非常密集的单分散非弹性硬球流。本文考虑定常压力下的平面库埃特流,忽略重力.我们假设颗粒密度大于弹性硬球平衡相图的熔点。我们采用了Navier-Stokes流体力学与本构关系,所有这些(除了剪切粘度)发散在晶体堆积密度,而剪切粘度发散在一个较小的密度。定常流的相图由三个参数描述:有效马赫数、按比例的能量损失参数和整数m:出现在这个问题中的机械类比中的半振荡数。在定常剪切流中,粘性加热通过非弹性碰撞的能量耗散来平衡。这种平衡可以有不同的形式,产生均匀的剪切流或各种更复杂的非线性密度,速度和温度分布。特别是,该模型预测了各种多层两相稳定剪切流尖锐的相间边界。这样的流动可以包括几个零剪切(固体状)层,每个层作为整体移动,由流体状区域分开。当我们处理一个硬球模型时,颗粒在"固体"层中是流化的:颗粒温度在那里是非零的,并且有能量流过"固体"层的边界。对均匀定常剪切流进行了线性稳定性分析,并给出了固定m时系统的合理分岔图。m的选择问题仍然悬而未决。
2006-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Energy cascade for cross-shear length scales in free-shear three-dimensional incompressible viscous flows
Instituto de Matemática, Universidade Federal do Rio de Janeiro(里约热内卢联邦大学数学研究所)
本文研究自由剪切流中能量级联现象,通过不可压缩牛顿流体方程分析,揭示高斯-低斯波数分解下的能量预算关系及级联机制。
2026-09-29 math.AP physics.flu-dyn
Microstructure and thickening of dense suspensions under extensional and shear flows
稠密悬浮液是非牛顿流体,其表现出强烈的剪切增稠和法向应力差。通过对拉伸和剪切流动的数值模拟,我们研究了流变特性是如何由流动下建立的微观结构和颗粒之间的相互作用决定的。通过施加拉伸和剪切流,我们可以评估的程度下,上述增厚制度的流型依赖。即使当流动类型的依赖性受到阻碍,非耗散的反应,如正常的应力差,是存在的,并解释了非牛顿行为的稠密悬浮液。
2017-07-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Suppression of a kinematic dynamo by large shear
我们数值求解磁感应方程的球壳几何形状,与运动学规定的轴对称流,由一个小规模的螺旋流和大规模的剪切流的叠加。小尺度流被选择为经典Roberts单元的局部模拟,由强螺旋涡卷组成。大尺度流动是径向或纬向的剪切运动。在没有大尺度剪切的情况下,小尺度流动是一个有效的发电机,与以前的结果一致。增加越来越大的剪切流强烈抑制发电机效率,表明剪切并不总是发电机作用的有利成分。
2016-09-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Effect of flow shear on the onset of dynamos
通过直接数值模拟研究流剪切对发电机不稳定性的影响,发现剪切对螺旋和非螺旋基础流的小尺度发电机作用分别起抑制和放大作用,并验证了非螺旋流磁能增长率代数规律的普适性。
2023-05-31 astro-ph.GA physics.comp-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic correlations in shear flow: A Multiparticle--Collision--Dynamics simulation study
通过解析计算和数值模拟,研究了多粒子碰撞动力学(MPC)流体在剪切流中的非平衡流体动力学关联。MPC流体的纳维-斯托克斯方程关于剪切流线性化,并且流体动力学模式被评估为动量矢量的展开。横向和纵向速度相关的剪切速率依赖性和各向异性进行了分析。我们证明了剪切流中的流体动力学关联是各向异性的,具体地说,两个横模不再相同。此外,我们的模拟揭示了纵向速度关联函数的频率和衰减的方向依赖性。此外,在剪切流中的标记流体颗粒的速度自相关函数的确定。各种水动力关联的模拟结果与理论预测吻合得很好。
2015-08-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Instability crossover of helical shear flow in segregated Bose-Einstein condensates
本文从理论上研究了零温下两相分离玻色-爱因斯坦凝聚体中一种流体沿另一种流体涡核流动的螺旋剪切流的不稳定性。螺旋剪切流在流体动力学上分为两种状态:(1)螺旋涡面,其中涡量局限于圆柱形界面上,稳定性由波纹模式的有效理论描述;(2)涡量分布在涡核附近的核流涡,其中不稳定现象仅由涡特征模式控制:开尔文和静脉曲张模式。螺旋剪切流的不稳定性表现出显着的竞争中的不同类型的不稳定性之间的交叉区之间的两个制度。
2013-06-26 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Coupled Ostrovsky equations for internal waves in a shear flow
在流体流动的背景下,耦合奥斯特洛夫斯基方程出现时,两个不同的线性长波模式有几乎一致的相速度在存在的背景旋转。在本文中,非线性波在分层流体中的剪切流的存在下,研究分析,使用技术从渐近摄动理论,并通过数值模拟。该系统的色散关系,基于一个分层剪切流的三层模型,揭示了各种动力学行为,包括非定常和定常包络波包的存在。
2014-11-21 nlin.PS physics.ao-ph physics.flu-dyn
Effect of enhanced dissipation by shear flows on transient relaxation and probability density function in two dimensions
我们报告了一个非微扰研究的剪切流的影响湍流减少衰减在二维湍流。通过考虑不同的初始功率谱和剪切流(纬向流,结合纬向流和流光),我们演示了剪切流如何快速产生小尺度,导致湍流振幅的快速阻尼。特别是,湍流振幅的双指数下降示出发生由于波数的指数增加。的有效耗散时间尺度$τ_{e}$,以前采取的混合时间尺度$τ_{e} \propto τ_Ω^{2/3} τ_η$的缩放,示出依赖于剪切流的类型以及初始功率谱的类型。这里,$τ_Ω$和$τ_η$分别是剪切和分子扩散时间。此外,我们提出了时间相关的概率密度函数(PDF),并讨论了增强耗散对PDF和动态时标$τ(t)$的影响,它代表了系统通过统计上不同的状态的时间尺度。
2017-11-14 cs.IT math.IT physics.flu-dyn
Self-Replicating Three-Dimensional Vortices in Neutrally-Stable Stratified Rotating Shear Flows
一个以前未知的不稳定性创建空间填充晶格的三维涡在线性稳定,旋转,分层剪切流。不稳定性从一个易激发的临界层开始。该层通过从背景剪切中汲取能量而增强,并卷起成涡流,从而激发新的临界层和涡流。涡流自相似地复制以产生湍流涡流的晶格。漩涡会一直持续下去。这种自我复制发生在分层的库埃特流和原行星盘的死区,在那里它可以去稳定开普勒流。
2013-06-17 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR