Integral method for flows down an incline: viscous, turbulent and granular cases
积分法可用于精确模拟沿斜面流下的流动。这种方法在于将完整的3D方程投影到较低维的表示上。垂直速度剖面的函数形式是固定的,其基础是均匀定常流的精确解。该投影是通过在流动深度上积分动量方程--圣维南方法实现的。在这里,我们推广的粘性情况下,两个非牛顿本构关系:普朗特湍流封闭和局部颗粒流变。我们讨论了在每种情况下的一个应用程序:在粘性流反沙丘的形成,横向速度分布在湍流通道和Kapitza不稳定性致密颗粒流。他们证明了这种方法的有用性,得到一个模型定性正确,定量合理,在工作中的动力学机制可以很容易地识别。
2007-01-13 cond-mat.soft
Deformation and shape of flexible, microscale helices in viscous flow
实验研究了微流体通道中粘性流体作用下,具有纳米级厚度的柔性微尺度螺旋带的变形。柔性微螺旋的两个方面进行了量化:螺旋的整体形状和粘性摩擦性能。由我们的实验确定的摩擦系数是一致的阻力理论的背景下计算值。粘性流作用下螺旋线的变形可用非线性有限可展性来描述。在分布载荷下,螺距分布是不均匀的,从这一点,我们确定线性和非线性行为沿轮廓长度的一个单一的螺旋。此外,灵活的螺旋被发现显示可逆的全球局部螺旋过渡在高流量。
2015-08-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Observation of temperature peaks due to strong viscous heating in a dusty plasma flow
在激光驱动的二维尘埃等离子体实验中,在高速剪切区域观察到深刻的温度峰值。这是由于粘性加热,这是由于碰撞散射在剪切流。使用测量的粘度,热导率,和空间分布的流速和温度,我们确定三个无量纲数:Brinkman Br = 0.5,普朗特Pr = 0.09,埃克特Ec = 5.7。Br的大值表明显著的粘性加热,这与观察到的温度峰值一致。
2012-09-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Competing gravitational and viscous efects in 3D two-phase flow investigated with a table-top optical scanner
我们目前的实验和理论描述的过渡,从粘度稳定的流动重力不稳定的指进两相流在三维合成多孔介质。观察是可能的,通过使用我们新开发的桌面3D扫描仪的基础上,光学指数匹配和激光诱导荧光,这是详细描述。在实验中,从流动池顶部的点源以固定流速注入的更稠密、更粘性的流体置换粘性较低、密度较低的流体。我们观察到一个稳定的入侵区附近的入口,随着流量的增加而增加的大小,并提出了最初的接近半球形。在后期,侵入锋过渡到不稳定模式和指进流状态。该过渡发生在预测的临界半径Rc处,该临界半径Rc对应于组合的粘性和重力压力梯度的零。
2022-05-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Passive control of viscous flow via elastic snap-through
我们展示了被动控制的粘性流在一个渠道中使用的弹性拱嵌入流。取决于流体通量,拱可能会在两种状态之间“突然折断”--收缩和非收缩--这两种状态在水力传导性上的差异高达一个数量级。我们在宏观尺度上使用实验和理论相结合的方法来研究压缩和非压缩状态,并确定在它们之间过渡所需的临界通量。我们表明,这样的设备可以精确地调整用于在一系列应用中,特别是有潜力作为一个被动的微流体熔断器,以防止在刚性壁通道中的过度通量。
2017-10-28 cond-mat.soft
Viscous Flow and Jump Dynamics in Molecular Supercooled Liquids: I Translations
利用分子动力学数值模拟方法研究了分子过冷液体的输运和弛豫性质。重点是平移运动。检测到跳跃运动。在较低的温度下,斯托克斯-爱因斯坦定律失效。
1999-12-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Viscous instabilities in flowing foams: A Cellular Potts Model approach
细胞Potts模型(CPM)成功地模拟了泡沫的排水和剪切。在这里,我们使用CPM调查由于在一个干燥的,单分散的二维流动泡沫中的单个大气泡的流动的不稳定性。在Hele-Shaw池中的实验中,在阈值速度以上,大气泡的移动速度比平均流快。我们的模拟再现的速度阈值和相对速度的大气泡的分析和实验预测,表明实用程序的CPM在泡沫流变学研究。
2006-08-22 cond-mat.soft
Viscous shocks in Hele-Shaw flow and Stokes phenomena of the Painleve I transcendent
在表面张力为零的Hele-Shaw流动中,粘性流体的边界发展出尖点状奇点。在最近的文献[1,2]中,我们证明了奇点触发了粘性激波在粘性流体中的传播。在这里,我们表明,弱解的Hele-Shaw问题描述粘性冲击是相当于一个特殊的Painleve我方程的真实解的半经典近似。我们认为,Painleve我方程提供了一个可积变形的Hele-Shaw问题,它描述了通过奇点流。在这种解释中,冲击表现为Painleve线性问题的Stokes水平线。
2010-06-30 cond-mat.soft hep-th nlin.SI
Fiber buckling in confined viscous flows: an absolute instability described by the Ginzburg-Landau equation
我们探讨了一个灵活的纤维运输的粘性流在Hele-Shaw细胞的高度可比的纤维高度的动力学。我们表明,长纤维对齐的流动经历屈曲不稳定性。粘性力和弹性力之间的竞争导致纤维变形成由钟形包络卷积的波浪形。我们表征的波长和相速度的变形以及增长和扩展的信封。我们的变形的时空演化的研究揭示了一个线性的和绝对的不稳定性所产生的局部机制,以及描述的金斯堡-朗道方程。
2021-10-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fluid Vesicles with Viscous Membranes in Shear Flow
研究了剪切流中膜粘度对囊泡动力学的影响。我们提出了一种新的模拟技术,它结合了三维多粒子碰撞动力学的动态三角形膜模型的溶剂。随着膜粘度的增加,囊泡从稳定的坦克踩踏过渡到不稳定的翻滚运动。根据减少的体积和膜粘度,剪切可以诱导两个discocyte-to-prolate和prolate-to-discocytetransformation。这种动力学行为可以从一个简化的模型中理解。
2004-04-15 cond-mat.soft
Viscous Flow and Jump Dynamics in Molecular Supercooled Liquids: II Rotations
用分子动力学方法研究了过冷分子液体的转动动力学。我们检测旋转跳跃的等待时间分布,这是很好地拟合截断幂律。在较低的温度下,旋转相关时间从粘度解耦。
1999-12-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Pore-scale Modeling of Viscous Flow and Induced Forces in Dense Sphere Packings
我们提出了一种方法,有效地放大不可压缩粘性流在大型随机多分散球填料:这种方法的重点是对固体颗粒上的流体施加的力的测定。孔隙体和它们的连接被定义为本地通过一个定期Delaunay三角的包装。粘性流方程在孔隙水平上放大,并近似与有限体积的数值方案。我们比较所提出的方法的数值模拟详细的有限元(FEM)模拟的斯托克斯方程的组件的8至200球。一个很好的协议被发现在固体颗粒上施加的力和有效的渗透系数。
2013-05-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tumbling Motion of Elliptical Particles in Viscous Two-Dimensional Flow
本文用有限差分法对球形和椭圆形颗粒在粘性牛顿流体中的沉降动力学进行了数值研究。球形颗粒的终极速度计算为不同的系统尺寸和外推值为一个无限的系统尺寸进行比较的Oseen近似。特别注意的沉降和翻滚运动的椭圆形颗粒的终极速度进行了比较的表面等效球形颗粒。
2000-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Passive viscous flow selection via fluid-induced buckling
本研究通过实验、模拟和理论分析,揭示了浸没在蠕变流中的夹持梁因压力反馈机制发生屈曲,并基于此开发了一种可调谐的被动流动选择器,用于在液压回路中重新引导流动。
2024-07-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrokinetic-flow-induced viscous drag on a tethered DNA inside a nanopore
最近的工作表明,孔隙区域内的粘性效应引起的阻力可以解释[Ghosal,S.物理学修订版E。第71卷,051904(2006)和Phys.Rev.Lett. vol.98,238104(2007)]在涉及电压驱动的DNA通过纳米孔的易位的某些实验中观察到易位时间。孔内的电动流动和伴随的粘性效应在解释DNA固定在纳米孔内的实验中也起着至关重要的作用[U. Keyser等人,Nature Physics vol.2,473(2006)]。在本文中的粘性力明确计算的纳米孔的圆柱形几何形状。研究发现,由于粘性阻力和曼宁凝聚引起的电荷减少所引起的系绳力的减小是相似的。这一结果对解释DNA束缚的实验数据具有重要意义。
2012-03-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Tubular-body theory for viscous flows
索状物体在许多跨学科系统中起着关键作用,但很难模拟。渐进理论,称为细长体理论,是有效的,但适用于特定的制度,并且很难扩展到领先秩序之外。在这封信中,我们发展了一个精确的细长体理论的表面牵引索状体在粘性流。该理论将牵引力表示为一个行为良好的一维第二类Fredholm积分方程的一系列解。这个过程可以简单地推广到其他系统。
2022-03-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Stokes flow analogous to viscous electron current in graphene
二维导电材料(如石墨烯)中的电子输运,主要是电子-电子相互作用,表现出不寻常的涡流,导致非局部电流场关系(负电阻),不同于经典的欧姆定律。这些材料的传输行为是最好的描述低雷诺数流体力学,其中的本构压力-速度关系是斯托克定律。在这里,我们报告的证据,观察到的牛顿流体的粘性流中的微流体装置组成的矩形腔$-$类似于电子系统的这种漩涡。我们将实验结果推广到不同偏心率的椭圆形空腔,并通过数值求解无滑移边界条件下粘性流的双调和方程进行验证。我们验证了存在一个预测的阈值,在该阈值处出现涡流。引人注目的是,我们发现,一个二维的理论模型捕捉到的三维斯托克斯流在实验中的基本特征。
2019-02-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Tunable Electrorheological Fluid Microfluidic Rectifier: Irreversibility of Viscous Flow due to Spatial Asymmetry Induced Memory Effects
由于粘性流的可逆性,不期望在没有任何移动机械部件的情况下简单地从几何不对称性获得流体整流器。在这里,我们发现了一个相反的例子,通过使用空间不对称性结合电场注入记忆效应,使流动不可逆。这源于电流变(ER)流体颗粒链对流动方向的强烈依赖性。具有ER流体的漏斗形微流体整流器已被证明可以通过施加的电场轻松快速地调谐,以实现超过一个数量级的整流以及压力振荡。这些发现对于实现射流二极管、整流器和棘轮具有重要意义。
2019-07-13 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Simple Viscous Flows: from Boundary Layers to the Renormalization Group
150多年来,确定物体在非常粘滞的流体中运动时所受的阻力这个看似简单的问题一直是理论混乱、数学悖论和实验假象的根源,主要是由于物体附近和无穷远处流动的复杂边界层结构引起的。我们回顾了关于这个问题的大量实验和理论文献,特别强调不同方法之间的逻辑关系。调查开始与匹配的渐近展开的发展,并与微扰重整化群技术,适用于从量子场论微分方程的讨论结束。重整化群的计算导致了一个新的预测的阻力系数,一个既可以重现和超越匹配渐近的结果。
2007-01-23 cond-mat.soft math.AP physics.flu-dyn