Invariant states in inclined layer convection. Part 2. Bifurcations and connections between branches of invariant states
逆重力倾斜层中的对流是热驱动的非平衡系统，其中浮力和剪切力驱动时空复杂流动。作为热驱动的强度和倾斜角度的函数，在实验和数值模拟中观察到大量的对流模式。几个观察到的模式已被链接到完全非线性三维Oberbeck-Boussinesq方程的精确不变状态。这些精确的平衡点，行波和周期轨道驻留在状态空间中，并根据其稳定性，瞬态访问的动态或作为吸引子。为了解释所观察到的对流模式对控制参数的依赖性，我们研究了状态空间结构的参数依赖性。具体来说，我们确定的分歧，修改不变状态的存在性，稳定性和连通性。我们数值上继续精确不变的状态下的空间周期性对流模式在Pr=1.07下改变控制参数的壁之间的温差和倾角。由此产生的状态分支涵盖了从水平层对流到垂直层对流以及更远的各种倾向。所有计算分支的集合表示连接跨控制参数值的16个不同不变状态的广泛分叉网络。个别分叉结构进行了详细讨论，并与所观察到的复杂动态的个别对流模式。总之，分叉和相关的状态分支指示在什么控制参数值下不变状态共存。这提供了一个非线性的框架来解释在倾斜层对流中产生的众多复杂的流动动力学。
2020-03-06 nlin.PS physics.flu-dyn
Pattern dynamics near homoclinic bifurcation in Rayleigh-Bénard convection
本文首次报道了扩展耗散系统中逆同宿分支附近的斑图动力学。我们观察到，在三维Rayleigh-Bénard对流的直接数值模拟中，当Rayleigh数提高到临界值以上时，两组相互垂直的振荡交叉辊竞争到两组可能的振荡交叉辊中的一组的自发破裂。横滚模式的时间周期发散，并在分叉点附近表现出标度行为。这是一个例子，从非局部到局部模式动力学附近的逆同宿分岔。我们还提出了一个简单的四模式模型，捕捉模式动态相当不错。
2013-01-28 nlin.PS physics.flu-dyn
Convection in colloidal suspensions with particle-concentration-dependent viscosity
在胶体悬浮液的水平层中的热对流的发病进行了研究，在一个连续介质模型的二元流体混合物的粘度取决于当地浓度的胶体颗粒。随着在温暖的和较冷的边界处的粘度之间的差异的增加，对流的阈值在分离比psi的正值范围内随着静止对流的开始而减小，以及在psi的负值范围内随着振荡的Hopf分叉而减小。此外，对流卷相对于水平层的中心向下移动，对于稳定对流（psi>0）和向上移动，对于霍普夫分叉（psi<0）。
2010-09-17 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Finite-size effects lead to supercritical bifurcations in turbulent rotating Rayleigh-Bénard convection
在纵横比为Γ= D/L（D为直径，L为高度）的圆柱形样品中的湍流热对流中，当样品绕其垂直轴旋转时，努塞尔数Nu增加，这是因为形成了埃克曼涡流，该涡流从顶部和底部的热边界层中提取额外的流体。我们从实验和直接的数值模拟表明，增强只发生在一个临界逆Rossby数$1/\Ro_c$，与$1/\Ro_c \propto 1/Γ$的分叉点以上。我们提出了一个Ginzburg-Landau模型，解释了在有限的$1/\Ro_c$作为一个有限尺寸效应的分歧的存在。该模型产生的比例之间的$1/\Ro_c$和$1/Γ$，并与其他几个测量或计算的系统属性。
2011-09-30 physics.flu-dyn
Homoclinic bifurcations in low-Prandtl-number Rayleigh-Bénard convection with uniform rotation
本文对低Prandtl数（$ 0 \leq Pr \leq 0.025 $）Rayleigh-Bénard系统绕垂直轴匀速慢转时的同宿胶粘和非胶粘分岔进行了直接数值模拟.我们已经进行了模拟与\textit{stress-free}顶部和底部边界的泰勒数（$5 \leq Ta \leq 50$）的几个值附近的不稳定性发作。我们观察到一个单一的同宿非胶合分支，标志着自发打破一个较大的极限环到两个极限环的变化的约化瑞利数$r$为较小的值$Ta (< 25)$。在同一流体动力系统中，当$25 \leq Ta \leq 50$（$25 \leq Ta \leq 50$）值稍高时，随着$r$的变化，观察到一对同宿分支，而不是一个分支。研究了分岔阈值随$Ta$的变化规律。我们还构建了一个低维模型，定性地捕捉系统的动力学附近的同宿分岔低转速。利用该模型研究了$Pr$的分岔开折和同宿分岔阈值的变化。
2014-02-18 physics.flu-dyn
Large eddy simulations of turbulent thermal convection using renormalized viscosity and thermal diffusivity
本文利用重整化粘滞系数和热扩散系数建立了一个亚网格湍流热对流大涡模拟模型。对于大涡模拟，我们将$ν_\mathrm{ren} \propto Π_u^{1/3} (π/Δ)^{-1/3}$添加到运动粘度中;这里$Π_u$是湍流动能通量，$Δ$是网格间距。在我们的模型中，湍流普朗特数是1。我们在$128^3$网格上进行了湍流热对流的大涡模拟，并将结果与$512^3$网格上的直接数值模拟（DNS）进行了比较。在动能和熵的演化、速度场和温度场的谱和通量以及温度等值面等方面，LES和DNS的结果有很好的一致性。我们还显示了我们的LES模拟热对流在非常高的瑞利数的能力，并展示了一些结果$\mathrm{Ra=10^{18}}$。
2018-06-15 physics.flu-dyn
Convection in binary fluid mixtures: A model of four coupled amplitudes
我们认为，在瑞利-贝纳德对流的二元流体混合物，如乙醇-水在积极的分离比和小路易斯数导致一个分叉序列的平方，振荡横滚，静止横滚，和辊图案。我们提出了一个系统的四个耦合的振幅，是能够模拟所有重要的属性。
2006-03-24 physics.flu-dyn
Natural convection in a vertical channel. Part 2. Oblique solutions and global bifurcations in a spanwise-extended domain
针对垂直通道自然对流系统，基于Oberbeck-Boussinesq方程用动力系统方法研究完全非线性动力学，揭示D4对称引发的多分支同时局部分岔及两种全局分岔，凸显动力系统理论的流体力学应用价值。
2024-09-04 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Bifurcations of Free Thermal Vibrational Convection in Cylindrical Fluid Layer in Micro-Gravity: Numerical and Analytical Research
分析振动对封闭腔内非等温流体的影响，对于规划空间技术实验具有重要意义。这些过程的控制和优化关键取决于对液体对振动响应的理解。为此，对无限大平面和圆柱形流体层进行了理论研究。本文研究了具有刚性导热边界的圆柱形流体层中的热振动对流这一简单的流体响应。研究发现，热振动对流的稳态模式受到各种分叉。分叉导致热传递的急剧变化。将Lorenz模型推广（GLM），分析了腔体形状和振动瑞利数变化引起的分岔。求出了平均流函数、振动瑞利数和空腔曲率在三维空间中的稳态曲面形状，并对平面和圆柱形流体层进行了二维数值求解。基于GLM模型的分析结果与直接数值模拟得到的数据进行了比较。发现了具有极值的分岔曲线，从而可以观察到复杂形状的分岔。与空间实验的比较及其讨论。
2007-12-19 physics.flu-dyn physics.space-ph
Bifurcation analysis of two-dimensional Rayleigh--Bénard convection using deflation
我们进行了一个分支分析的Rayleigh-Bénard对流的定常状态与无滑移边界条件在二维使用一个数值方法称为放气延续。通过将这种方法与基于导电状态的本征模的初始化策略相结合，我们能够发现这个非线性问题的多个解决方案，包括分叉图的断开分支，而不需要任何先验知识的解决方案。其中一个断开的分支，我们发现包含一个S形曲线的滞后，这是一个流型的起源，可能与湍流状态下的流动逆转的动力学。线性稳定性分析也被用来分析参数空间中解的定常和非定常区域，并确定不稳定性的类型。
2022-04-22 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Extreme multiplicity in cylindrical Rayleigh-Benard convection: II. Bifurcation diagram and symmetry classification
在半径为高度两倍的充水圆柱体中的Rayleigh-Benard对流的实验和模拟中，观察到了大量具有不同流型的流动。我们已经适应了一个随时间变化的伪谱代码，第一，进行牛顿法和分支延续，第二，进行指数幂方法和Arnoldi迭代计算领先的本征对，并确定稳定的稳定状态。由此产生的分叉图代表了一个折衷的倾向，在批量对平行辊，和所施加的边界条件，主要分叉是对状态的方位角依赖性是三角形的要求。该图包含稳定和不稳定稳态的17个分支。在几何学上，这些模式可以分为：包含两个、三个和四个卷的卷态;包含一个或两个环面的轴对称模式;三重对称模式，称为mercury、mitubishi、marigold和cloverleaf;三角模式，称为偶极和比萨饼;不太对称的模式，称为CO和不对称的三卷。对流分支连接到导电状态，并通过16个初级和次级干草叉分叉和转折点彼此连接。为了更好地理解这个复杂的分岔图，我们根据方位对称性对其进行了划分。我们已经能够确定的分叉理论的起源从导电状态的所有分支观察到在高瑞利数。
2010-01-18 physics.flu-dyn
Scaling Laws for Convection with Temperature-dependent Viscosity and Grain-damage
对流与颗粒损伤的数值实验被用来开发对流热流，地幔速度，和板块速度跨越停滞盖和板块构造制度的标度律。三个主要的情况下，在增加复杂性的顺序：一个简单的情况下，其中粘度仅取决于粒度，粘度取决于温度和粒度的情况下，最后的情况下，粘度是温度和粒度敏感，和晶粒生长（或愈合）也是温度敏感的。在所有情况下，由于颗粒损伤的影响，具有颗粒损伤的对流的尺度不同于牛顿对流。对于完全现实的情况下，数值结果显示停滞盖对流，完全动员对流，类似于温度无关的粘度的情况下，和部分移动或过渡对流，取决于损伤愈合比，瑞利数，和粘度和愈合的活化能。将我们的比例定律应用于地球和金星的完全现实的情况下，我们证明，增加表面温度显着降低板块速度和热流，基本上关闭板块构造，由于增加愈合岩石圈剪切带，如前所述。与许多以前的研究相反，停滞盖和充分动员的制度之间的过渡制度是大的，从停滞盖流动对流的过渡是渐进的和连续的。因此，行星可以表现出全方位的表面流动性，而不是典型假设的完全移动的盖行星和停滞的盖行星的双峰分布。
2014-10-28 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Sequence of bifurcations of natural convection of air in a laterally heated cube with perfectly insulated horizontal and spanwise boundaries
本文研究了具有完全绝热的水平边界和展向边界的横向加热立方体中空气浮力对流的三个定常-振荡转变序列。采用基于Krylov子空间迭代的Newton和Arnoldi方法处理该问题。有限体积网格从100^3有限体积逐渐细化到256^3有限体积。结果表明，主要的不稳定性的特点是由两个竞争的本征模，其时间的发展结果在两个不同的振荡状态，不同的对称性。由于这两种模式的分叉是亚临界的。这些模式发展成不同的振荡和随机流状态，在较大的Grashof数，稳定，并达到单一的稳定的稳定流。随着Grashof数的进一步增加，该流动又失去了稳定性。有人认为，在所有的三个过渡，不稳定的开始，以及恢复稳定，发生由于不稳定的离心机制和热分层的稳定效果之间的相互作用。
2022-10-17 physics.flu-dyn
Comment on "The effect of variable viscosity on mixed convection heat transfer along a vertical moving surface" by M. Ali
等温运动平板上的强迫对流问题是流体力学的经典问题，Sakiadis（1961）于1961年首次解决了这一问题。看来第一个关于沿运动板块混合对流的工作是Moutsoglou和Chen（1980）的工作。此后，对于这类边界层问题的不同方面，已经得到了许多解。在以前的工作中，流体性质已被假定为常数。Ali（2006）在最近的一篇论文中首次处理了具有可变粘性的混合对流问题。他用当地的相似性方法来解决这个问题，但有人怀疑他的结果的有效性。因此，我们用边界层方程的直接数值解解决了上述问题，而不作任何变换。
2007-03-02 physics.flu-dyn
Local and global bifurcations to large-scale oblique patterns in inclined layer convection
California Institute of Technology（加州理工学院）
通过研究倾斜层对流系统中大尺度斜纹图案（SDP）的线性不稳定性、周期轨道的全局同宿分岔以及吸引域边界，揭示了其形成机制和动力学。
2025-11-20 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Tidal flows with convection: frequency-dependence of the effective viscosity and evidence for anti-dissipation
潮汐相互作用在驱动行星和恒星双星系统中的自旋和轨道演化方面很重要，但相关的流体动力学机制仍然不完全清楚。一个关键的机制是潮汐流和对流之间的相互作用。湍流对流被认为是一种有效的粘性阻尼大规模的潮汐流，但有一个长期存在的争议时，潮汐频率超过占主导地位的对流涡旋的周转频率，这种机制的效率。这种高频率状态与许多应用有关，例如在恒星中承载热彗星的潮汐。我们探讨潮汐流动和对流之间的相互作用，使用流体动力学模拟在一个局部的笛卡尔模型的一个小补丁的对流区的恒星或行星。我们采用Boussinesq近似和模拟Rayleigh-Bénard对流，模拟潮汐流作为背景振荡剪切流。我们表明，层流和湍流对流的有效粘度是近似的频率无关的低频率。当强迫频率超过主导对流频率时，有效粘度与潮汐频率的平方成反比。我们还表明，负的有效粘度是可能的，特别是高频率的潮汐强迫，这表明令人惊讶的可能性潮汐反耗散。这些结果得到了一个互补的高频渐近分析，扩展了以前的工作Ogilvie和Lesur。我们讨论了这些结果的影响，解释热彗星的轨道衰变，和其他几个天体物理问题。
2019-12-09 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Standing and travelling waves in cylindrical Rayleigh-Benard convection
本文用Boussinesq方程对高宽比接近1.5的圆柱形容器进行了Rayleigh-Benard对流的数值模拟。利用非线性模拟、线性稳定性分析和分叉理论研究了从轴对称定常流到时变流的过渡。当瑞利数接近25，000时，轴对称流对驻波或行进方位波变得不稳定。驻波对行波稍不稳定。这种情形被认为是具有O（2）对称性的系统中的一个Hopf分支。
2007-05-31 physics.flu-dyn
Influence of counter-rotating von Karman flow on cylindrical Rayleigh-Benard convection
本文研究了长径比为1的圆柱内的轴对称流动，其上下边界盘保持在不同的温度下，并以相等的速度和相反的速度旋转。在该组合Rayleigh-Benard/von Karman问题中，施加的温度梯度由Rayleigh数Ra测量，角速度由Reynolds数Re测量。虽然流体运动是目前尽快Re是非零的，一个类似于对流的发病发生在一个有限的瑞利数高于Re=0的破缺过渡。当Re<95时，该过程是一个分岔，到达一对定态;当Re>95时，该过程是一个Hopf分岔，到达一个极限环。除了非常接近Takens-Bogdanov余维二点，其中的情况下，包括全球分叉的稳定状态和极限环连接通过一对SNIPER分叉。详细的相图和分叉图，以及光谱的主导部分的演变，在参数范围0<Re<120和0<Ra<30，000。
2010-06-11 physics.flu-dyn
Natural convection in a vertical channel. Part 3. Bifurcations of many (additional) unstable periodic orbits and their dynamical relevance
本文在垂直热对流系统中新发现7个平衡点和26条不稳定周期轨道，揭示其对流卷、爆发与缺陷等复杂时空模式，并证明这些轨道能统计重构吸引子核心，为用周期轨道理论定量描述过渡性湍流奠定基础。
2025-09-30 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Free convection over a non-isothermal axisymmetric body immersed in a porous medium saturated with an electrically conducting non-Newtonian fluid
研究了在横向磁场作用下非等温轴对称体上的磁流体动力学（MHD）自由对流问题。该主体被嵌入用导电非牛顿幂律流体饱和的多孔介质中。为了得到相似解，假设流体的粘度随温度指数衰减。定性结果示出了一个垂直平板，水平圆柱和球体。
2013-09-30 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Traveling gravity-capillary waves with odd viscosity
本文研究了具有奇黏度的非牛顿流体表面模型中行进波的存在性，并利用非线性分岔技术给出了证明。
2024-07-29 math-ph math.AP math.MP
Dynamics of zero-Prandtl number convection near the onset
在本文中，我们提出了各种对流状态的零普朗特数Rayleigh-Bénard对流使用直接数值模拟（DNS）和27模式的低维模型包含的能量模式的DNS。使用分岔分析解释了这些对流状态的起源。该系统是混沌的在发病本身与三个共存的混沌吸引子，出生在两个余维2分岔点。具有单个零特征值和复数对$(0,\pm i ω)$的分叉点之一产生混沌吸引子和相关的周期、准周期和锁相状态，这些状态与在实验和模拟中观察到的波浪卷有关。波形辊的频率与稳定性矩阵的上述特征值的$ω$基本一致。另一个具有双零特征值的分叉点产生另一组混沌吸引子和有序状态，如正方形，非对称正方形，振荡非对称正方形，具有中间正方形的弛豫振荡，其中一些是常见的13模式模型的Escherichet al.（2009年）。
2010-08-04 nlin.CD physics.flu-dyn
Scaling of plate-tectonic convection with pseudoplastic rheology
采用假塑性流变学和强温度依赖性粘滞模型模拟热对流，研究了板块-构造对流的标度性。地幔熔融的影响也探讨了额外的深度依赖粘度。热流标度可以构造只有两个参数，内部瑞利数和岩石圈的粘度对比，后者是完全由流变特性。板块构造对流和滞盖对流之间的过渡的临界粘度对比被发现是成正比的内部瑞利数的平方根。在此基础上讨论了地幔温度与地球表面热通量的关系，并证实了从全球能量平衡考虑的地幔温度与地球表面热通量之间的反比关系。在地表水的存在，以减少有效摩擦系数，板块构造的操作建议是似是而非的整个地球历史。
2010-08-27 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Tidal dissipation due to the elliptical instability and turbulent viscosity in convection zones in rotating giant planets and stars
本文通过旋转瑞利-贝纳德对流模拟研究巨行星和恒星中椭圆不稳定性与湍流对流对潮汐耗散的贡献，推导并验证了有效黏性标度律，发现椭圆不稳定性对短周期热木星有效，而湍流对流黏性相对惯性波可忽略。
2023-06-30 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Near-onset dynamics in natural doubly diffusive convection
双扩散对流被认为是在一个垂直的插槽，水平温度和溶质的变化提供竞争的影响，同时允许存在的传导状态的流体密度。在这种配置中，导电状态的线性稳定性是已知的，但从主要的不稳定性所产生的对流模式只研究了特定的参数值。我们已经扩展了这一点，通过确定的性质的主要分歧的所有值的刘易斯和普朗特数使用弱非线性分析。由此产生的对流分支扩展使用数值延拓，我们发现大振幅稳定的对流状态可以共存的子和超临界主分叉的稳定的传导状态。对流状态的稳定性进行了研究，吸引行波和周期轨道识别时，这些稳定状态是不稳定的。
2023-01-20 nlin.PS physics.flu-dyn
Chaotic dynamics in two-dimensional Rayleigh-Bénard convection
我们调查的起源，各种对流模式使用分叉图，使用直接数值模拟构建。我们进行二维伪谱模拟的普朗特数6.8流体，被限制在一个盒子的纵横比$Γ= 2\sqrt{2}$。稳定的对流卷是从传导状态通过在$r=1$的干草叉分叉产生的，其中$r$是约化的瑞利数。这些不动点分别在$r \simeq 80$和$r \simeq 500 $处通过Hopf和Neimark-Sacker分支相继分支为时间周期和准周期滚动。系统在$r \simeq 750$通过准周期路径进入混沌状态。混沌吸引子的大小在$r \simeq 840$处通过“吸引子合并危机”而增加，这也导致了混沌滚动。我们还观察到共存的稳定不动点和混沌吸引子的$ 846 \le r \le 849$作为一个亚临界Hopf分岔的结果。随后，混乱吸引子通过“边界危机”消失，只剩下稳定的不动点。后来，这些不动点通过另一组分叉变得周期性和混沌，最终导致湍流。
2010-05-30 nlin.CD physics.flu-dyn
Exact Coherent Structures of Sheared Double-Diffusive Convection
University of Connecticut（康涅狄格大学）
本研究通过计算受剪切影响的双扩散对流的精确相干结构，揭示了其稳态解和周期轨道的亚临界分岔行为及稳定性特征。
2025-12-22 physics.flu-dyn
The role of viscosity contrast on plume structure in laboratory modeling of mantle convection
我们已经进行了实验室实验来模拟地幔对流中羽流的重要方面。我们专注于确定羽流结构和动力学的粘度比U（周围流体和羽流流体之间）的作用。在我们的实验中，我们能够捕捉到地球物理对流制度相关的地幔对流的热点（当U > 1）和板块俯冲（当U < 1）制度。平面激光诱导荧光（PLIF）技术用于流动可视化和表征羽流结构。对流由较轻流体灌注穿过可渗透网产生的组成浮力驱动，并且粘度比U在1/300至2500的范围内系统地变化。在U=1的底部边界附近的平面形状，表现出一个著名的树枝状线羽状结构。随着U值的增加，观察到从树枝状羽流结构到离散球形羽流的渐进形态过渡，伴随着羽流的增厚和羽流间距的增加。在垂直剖面上，U=1时的蘑菇状地幔柱头部在高U时转变为断续的球状地幔柱，类似于地幔对流中的地幔柱热点。相反，对于低U值（~1/300），该机制对应于地幔中板块的俯冲。在这一制度中，我们观察到的第一次，羽流产生的厚边界细胞结构和发展成片状羽流。我们使用实验数据来量化这些形态的变化和混合动力学的羽流在不同制度的美国。我们还比较了我们的观察羽间距与文献中报道的各种模型，通过改变粘度比和浮力通量。
2016-10-28 nlin.AO nlin.PS physics.flu-dyn
Amplitude equations for a system with thermohaline convection
本文用多尺度展开法导出了热盐对流系统在Hopf和Taylor分叉点附近及色散关系双零点处的振幅方程。得到了复Ginzburg-Landau方程、Newell-Whitehead型方程和$ϕ^4$型方程。这些方程的系数和它们的各种渐近形式的解析表达式。在低频和高频的Hopf分叉情况下，振幅方程退化为扰动的非线性薛定谔方程。在高频极限，“暗”孤子的类型的结构是所研究的物理系统的特征。
2007-06-04 physics.ao-ph physics.flu-dyn
On the competition between rotation and variable viscosity in a Darcy-Brinkman model
本文研究了均匀旋转 Darcy-Brinkman 多孔介质中变粘度流体的热对流起始问题，发现旋转与变粘度的联合作用可导致振荡对流，并通过线性和非线性分析确定了稳定性条件。
2024-10-12 physics.flu-dyn
Mixed convection instability in a viscosity stratified flow in a vertical channel
本研究通过Chebyshev谱配置法求解广义特征值问题，分析了垂直通道中黏度分层双扩散混合对流的线性不稳定性，发现活化能参数增大能提升稳定性，且溶质浮力对抗的基流最稳定。
2023-06-01 physics.flu-dyn
Convective turbulent viscosity acting on equilibrium tidal flows: new frequency scaling of the effective viscosity
湍流对流被认为是一种有效的粘性（$ν_E$），在恒星和巨行星中阻尼潮汐流。然而，这一机制的效率长期以来一直存在争议，特别是在快速潮汐的制度，当潮汐频率（$ω$）超过占主导地位的对流涡旋（$ω_c$）的周转频率。我们提出的流体动力学模拟的结果，研究潮汐流动和对流之间的相互作用，在一个小补丁的对流区。这些模拟建立在我们以前的工作，通过模拟更大的水平箱湍流对流，在这里，我们探索更广泛的参数。我们得到了几个新的结果：1）$ν_E$是频率依赖性的，当$ω/ω_c \lesssim 1$时缩放为$ω^{-0.5}$，并且似乎仅对于非常小的频率（$ω/ω_c \lesssim 10^{-2}$）达到其最大恒定值。这种低频潮汐强迫的频率降低以前从未观察到过。2)对于低频和中频，$ν_E$的频率依赖性似乎遵循与能量（或雷诺应力）的频谱相同的标度。3)对于高频（$ω/ω_c\gtrsim 1-5$），为$ν_E\propto ω^{-2}$。4)在柯尔莫哥洛夫叶栅中，能量占主导地位的对流模态对$ν_E$的贡献最大，而不是共振涡旋。这些结果对恒星和行星对流区的潮汐耗散具有重要意义，并表明恒星和巨行星中平衡潮汐的经典潮汐理论应该重新审视。我们简要地触及行星轨道衰变的影响周围不断演变的恒星。
2020-07-24 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Comment on Radiation effects on a certain MHD free convection flow, by A. Y. Ghaly and on Chebyshev finite difference method for the effects of chemical reaction, heat and mass transfer on laminar flow along a semi infinite horizontal plate with temperature dependent viscosity, by A.Y. Ghaly and M.A. Seddeek
在上述论文[Chaos，Solitons & Fractals，13（2002）1843-1850]中，作者处理了沿导电流体的竖直等温板的边界层流动。板位于恒定速度$u_\infty$、恒定温度$T_\infty$和恒定质量浓度$C_\infty$的垂直自由流中。板块垂直移动的速度是距离$x$（$u_w=cx$）的线性函数。具有恒定强度$B_0$的横向磁场被施加在流动上。对边界层方程进行了数值积分。然而，本文存在一个根本性的错误，所给出的结果没有任何实际价值。
2007-03-29 physics.flu-dyn
Mixed baroclinic convection in a cavity
我们研究的对流模式，出现在一个近半圆柱形的腔喂入热流体在上边界，由一个冷的，多孔的半圆形边界在底部，并在第三方向上无限延伸。虽然这种配置是相关的连续铸造过程是显着更复杂的，我们专注于与特定形式的混合对流，出现在it. Linear稳定性分析和直接数值模拟（DNS）进行相关的流型，使用谱元方法来识别可观察到的状态。为了完整性，通过Stuart-Landau分析确定分叉的性质。基流由两个反向旋转的滚轴组成，由弯曲的等温边界引起的斜压不平衡驱动。然而，这些被通流抑制，一旦基于通流的雷诺数$Re$超过25，通流就具有稳定影响。对于一个足够高的瑞利数，这个基流是线性不稳定的三个不同的模式，这取决于$Re$。对于$Re\leq75$，滚动通过超临界分叉失稳为行波。对于$100\leq Re \leq 110$，亚临界分岔导致稳定的振荡模式，而对于$Re\geq150$，不稳定模式是非振荡的，并且从超临界分岔中生长出来。直接数值模拟证实，在所有情况下，线性稳定性分析返回的主导模式精确匹配的拓扑结构和演变的流模式，所产生的完全非线性动力学。
2019-11-29 physics.flu-dyn
Compressible turbulent convection: The role of temperature-dependent thermal conductivity and dynamic viscosity
本研究通过两组三维直接数值模拟，探讨了温度依赖的热导率和动力粘度对超越非弹性极限的完全可压缩湍流对流动力学的影响，发现材料参数的温度依赖性会引起统计量的系统性定量变化，并显著改变湍流动量与热传递效率。
2024-05-23 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Thermosolutal and binary fluid convection as a 2 x 2 matrix problem
我们描述了一个解释的对流在二元流体混合物作为一个叠加的热和溶质问题，由于对流耦合和成比例的分离参数S。二元流体对流的许多性质是2 × 2矩阵的一般性质的结果。随参数r连续变化的2 x 2矩阵的特征值根据耦合的符号（非对角项的乘积）进行避免交叉或复杂合并。我们首先考虑控制导电状态稳定性的矩阵。当热梯度和溶质梯度共同作用时（S>0，避免交叉），扰动的增长率仍然是真实的，并且是热或溶质类型。相反，当温度梯度和溶质梯度符号相反时（S<0，复合聚结），生长速率变得复杂，为混合型。令人惊讶的是，非线性稳态的动能是由一个本征值问题非常类似的增长率。无穷Prandtl数线性稳定性问题的增长率与任意Prandtl数最小五变量Veronis模型的稳态振幅之间存在定量的相似性。对于正S，避免交叉导致低振幅溶质和高振幅热制度之间的区别。对于负S，实特征值和复特征值之间的过渡导致产生有限振幅的分支，即鞍结分叉。分离亚临界和超临界分叉的鞍结分叉消失的余维二点与线性问题中Hopf分叉消失的波格丹诺夫余维二点完全相似。
2002-09-23 nlin.PS physics.flu-dyn
Weakly nonlinear analysis of particle-laden Rayleigh-Bénard convection
本研究通过弱非线性稳定性分析，结合欧拉-欧拉/双流体公式推导三次Landau方程，探究惯性颗粒对瑞利-贝纳德对流的影响，揭示了超临界分岔特性、颗粒优先聚集趋势及热通量差随颗粒浓度的变化规律。
2025-03-19 physics.flu-dyn
Wake instability of a fixed spherical droplet with a high drop-to-fluid viscosity ratio
通过直接数值模拟研究高黏度比固定球形液滴的尾流不稳定性，发现外部分叉与方位角涡量倾斜有关，提出基于液滴表面最大涡量的经验准则，并揭示了不同雷诺数下的分叉序列及内部雷诺数的影响。
2025-04-09 physics.flu-dyn
Convective regimes of internally heated steady thermal convection of temperature-dependent viscous fluid
本文通过二维稳态解和时间演化计算，研究了内部加热且粘性随温度变化的流体热对流状态，识别出介于活动盖层与停滞盖层之间的缓慢盖层状态，并揭示了努塞尔数标度律及大瑞利数下稳态解失稳的机制。
2025-08-22 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Weak branch and multimodal convection in rapidly rotating spheres at low Prandtl number
本研究的重点是研究对流旋转球体中弱非线性流动（弱分支）的一次和二次分叉，在此区域中，以前只发现了强非线性振荡的亚临界和超临界流动（强分支）[E. J. Kaplan，N. Schaeffer，J. Vidal，and P. Cardin，Phys. Rev. Lett. 119，094501（2017）]。相关制度对应于低普朗特和埃克曼数，表明在系统中的科里奥利力和热扩散的优势。我们提供的分叉图计算的旋转波（RW）通过连续的方法和相应的稳定性分析，这些周期性的流动检测二次分叉引起的准周期调制旋转波（MRW）。附加的直接数值模拟（DNS）进行分析，这些准周期流的庞加莱截面和动能谱。扩散的时间尺度进行了研究。我们的研究揭示了非常大的初始瞬态（超过30个扩散时间单位）的非线性饱和的解决方案的弱分支，无论是RWs或MRWs，当DNS。此外，我们证明了MRW具有多模态性质，涉及共振三和弦。这些模式可以位于流体的主体中或附着到外部球体上，并表现出多细胞结构。通过分析不稳定的Floquet本征模，在接近Hopf分叉点处，可以预测形成非线性准周期流的不同共振模式.
2021-12-30 nlin.PS physics.flu-dyn
Differential rotation in convecting spherical shells with non-uniform viscosity and entropy diffusivity
本研究使用三维伪谱模拟代码，探讨径向非均匀黏度与熵扩散率对旋转球壳中较差自转和对流流型的影响，发现该非均匀性可通过热风平衡机制维持接近真实太阳的较差自转剖面，对类太阳周期性偶极发电机具有重要意义。
2023-11-21 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Heat transport in rotating convection without Ekman layers
对具有自由滑移边界的平板层中旋转对流的数值模拟表明，对流可以根据由Reynolds数、Prandtl数和Ekman数构成的量进行分类。出现三种不同的流动制度：层流接近对流的发病，湍流中的热流接近非旋转对流的热流，和一个中间制度，其中的热流规模根据幂律独立的热扩散率和运动粘度。
2009-06-16 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Low-dimensional model of turbulent Rayleigh-Benard convection in a Cartesian cell with square domain
基于Boussinesq方程在有限个经验本征函数上的Galerkin投影，提出了一个方域直角坐标单元中湍流Rayleigh-Benard对流的低维模型（LDM）。经验本征函数是在直接数值模拟（DNS）的基础上，采用快照法对速度场和温度场进行联合正交分解（POD）得到的。由此产生的LDM是一个二次非齐次系统的耦合常微分方程，我们用它来描述的瑞利数为1 E5和普朗特数为0.7的大尺度模式振幅的长时间的时间演化。截断到有限数量的自由度，不超过310的数量，目前，需要额外的实施的涡流粘性扩散率，以捕捉丢失的小尺度模式的耗散。这个额外的耗散机制的大小是通过要求统计平稳性和与原始DNS数据相对应的总耗散来确定的。我们比较两种模型的性能，一个恒定的所谓的海森堡粘度-扩散率和模式依赖或模式之一。后者的粘度-扩散率模型原来再现的湍流对流的大尺度性质定性良好，即使是一个模型只有几百POD模式。
2011-06-21 nlin.CD physics.flu-dyn
Rotating Rayleigh-Benard convection: Attractors, bifurcations and heat transport via a Galerkin hierarchy
本文研究 Boussinessq-Coriolis 方程的平均垂直热传输，推导并实现了能量一致的 HKC 层级 ODE 模型，证明了其适定性、收敛性与吸引子存在性，并通过数值研究揭示了 Nusselt 数的多个稳定值。
2025-05-22 math.AP physics.flu-dyn
Odd viscous flow past a sphere at low but nonzero Reynolds numbers
该研究针对低但非零雷诺数下的绕球奇黏性流动问题，用渐近匹配法和Lorentz互易定理解决相关障碍，发现轴对称条件下升力消失但会产生流动诱导的非零转矩，完善了奇黏性流体力学的相关理论。
2024-05-26 physics.flu-dyn
Transitions near the onset of stationary rotating magnetoconvection: role of magnetic Prandtl number
该研究通过三维直接数值模拟，探究低普朗特数流体定常旋转磁对流起始附近的不稳定性与分岔结构，明确磁普朗特数对对流起始转捩类型及分岔结构的调控作用。
2024-04-12 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Convection in axially symmetric accretion discs with microscopic transport coefficients
从能量平衡方程计算了静止薄吸积盘的垂直结构，其中微观离子粘度η和电子热导率κ产生热量，两者都取决于温度。在光学薄圆盘中，发现对于随温度增加的热导率，垂直温度梯度在某些高度超过绝热值，表明圆盘上层存在对流不稳定性。有一个临界普朗特数，Pr = 4/9，在此之上开普勒盘成为完全对流。从流体静力平衡方程中得到的光学薄层吸积盘的垂直密度分布一般不能用多方函数来描述，但在粘性和导热系数不变的情况下。在具有辐射传热的光学厚圆盘中，发现对于吸收主导和散射主导的不透明度，垂直圆盘结构都是对流稳定的，除非假设粘性系数对温度的依赖性非常大。在这种情况下，一个多变的结构被发现汤姆逊散射为主的不透明度。
2017-02-08 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Fluid viscoelasticity suppresses chaotic convection and mixing due to electrokinetic instability
当两种不同电导率的流体在电场作用下在微流控器件中并排传输时，当所施加的电场强度和电导率比值达到某个临界值后，往往会产生动电不稳定性（EKI）。许多先前的实验和数值研究表明，这种现象会导致微器件内部的混沌流场，从而促进两种流体的混合，如果它们是牛顿行为的话。然而，目前的数值研究表明，这种混沌对流所产生的电动不稳定性，可以抑制，如果流体是粘弹性而不是牛顿的。特别是，我们观察到，随着Weissenberg数（弹性的粘性力的比率）逐渐增加和聚合物粘度比（溶剂粘度的比率，聚合物溶液的零剪切速率粘度）逐渐降低，T微流体连接内的混沌波动在本研究所涵盖的条件范围内减少。我们表明，这种抑制的混沌运动发生由于在两种流体的界面处形成的高弹性应力链。我们进一步表明，这种抑制的混沌波动（特别是展向）抑制两个粘弹性流体的混合。因此，当计划使用EKI现象来混合这种粘弹性流体时，需要谨慎。我们的观察结果是在有限的实验研究中看到的这些种类的粘弹性流体。
2022-05-18 physics.flu-dyn
Viscosity variation in fluid flows across scale
该综述系统梳理了从微生物尺度到地球物理尺度下变粘度流体流动的物理机制、研究进展与待解问题，为相关领域研究者提供跨学科研究指引。
2025-07-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mantle Dynamics in Super-Earths: Post-Perovskite Rheology and Self-Regulation of Viscosity
简单的比例表明，超级地球比同等地球大小的行星更有可能经历板块构造。一般而言，粘度和热导率随压力的增加而增加，而热膨胀率降低，导致地幔深部对流活力降低。根据传统的想法，这可能会导致超级地球的地幔深处没有对流。在这里，我们对此进行评估。首先，我们在这里扩展后钙钛矿激活焓的密度泛函理论（DFT）计算到1 TPa的压力。扩散蠕变的激活体积变得非常低，在非常高的压力，但尽管如此，最大的超级地球的粘度沿地幔可能会接近1030 Pa·s的深部地幔。其次，我们使用这些计算值的地幔对流和岩石圈动力学的行星与多达10个地球质量的数值模拟。该模型假设了一个可压缩地幔，包括深度依赖的材料属性和塑性屈服诱导板块构造。结果证实了板块构造的可能性，并显示了一种新的深地幔温度的自我调节。深部地幔不是绝热的;相反，内部加热使温度升高，直到粘度低到足以促进放射性热的对流损失，这导致超绝热温度分布和粘度随深度增加不超过3个数量级，而不管为一个地幔计算的粘度增加。大型超级地球的对流特征是大的上升和小的，随时间变化的下降。如果超级地球在其形成后非常热/熔融，那么即使在数十亿年之后，其深部内部也可能仍然非常热，并且可能基本上熔融有“超级基底岩浆海洋”-一个更大的版本（Labrosse等人，2007年）。
2013-01-10 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Flow past a fixed spherical droplet: breaking of axisymmetry by an internal flow bifurcation
本文通过直接数值模拟研究了均匀流绕固定球形液滴的流动，发现低至中等粘度比下的轴对称性破缺由内部流动不稳定性引起，揭示了内部涡量临界值触发分岔的机制，并证明其与浮力液滴上升时的路径不稳定性密切相关。
2025-04-18 physics.flu-dyn
Aqueous humor dynamics in human eyes: a lattice Boltzmann study
本文提出了一个格子Boltzmann模型来模拟人眼中的房水（AH）动力学，包括不可压缩的Navier-Stokes流，热对流和扩散，达西渗流。仿真结果表明，该模型具有稳定性、收敛性和鲁棒性。进一步研究了热对流和浮力、AH产生率、小梁网通透性、AH粘度和前房角对眼压的影响。热对流和热扩散可显著影响健康眼内的流动模式，增加前房角或降低AH的分泌速率、引流阻力和粘度可控制眼压。然而，IOP对AH的粘度不敏感，这可能是粘度不被认为是控制IOP的因素的原因之一。值得注意的是，这些因素对病理眼眼压的影响比健康眼更显著。温度差和眼睛朝向对角膜和虹膜壁面剪应力有明显的影响。本文的模型和仿真结果为AH动力学的研究提供了一种新的工具和理论参考。
2021-02-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Turbulent viscosity acting on the equilibrium tidal flow in convective stars
对流被认为是作为一种湍流粘性阻尼潮汐流和驱动自旋和轨道演化在封闭对流双星系统。与混合长度预测相比，当强迫（潮汐）频率$|ω_t|$超过占主导地位的对流涡旋的周转频率$ω_{cv}$时，湍流粘度应降低。然而，两个相互矛盾的标度律已经提出，这个问题仍然存在很大争议。为了重新审视这一争议，我们进行了第一次直接数值模拟（DNS）的对流相互作用的平衡潮汐流在一个理想化的全球模型的低质量恒星。我们提出了直接计算的湍流有效粘度，$ν_E$，作用于平衡潮流。我们出乎意料地报告共存的两个有争议的标度律，调和以前的理论（和数值）的结果。我们恢复的通用二次缩放$ν_E \propto (|ω_t|/ω_{cv})^{-2}$在高频政权$|ω_t|/ω_{cv} \gg 1$。我们的结果也支持线性缩放$ν_E \propto (|ω_t|/ω_{cv})^{-1}$在一个中间政权与$1 \leq |ω_t|/ω_{cv} = \mathcal{O}(10)$。这两个制度可能是相关的，以解释观测到的性质，密切的双星，包括自旋同步的太阳型恒星和圆化的低质量恒星。这两种潮汐耗散机制的稳健性以及它们之间的过渡，应在更现实的模型中进一步探讨。更好地理解对流和潮汐流之间的相互作用对于正确解释近距离双星和短周期行星轨道的观测确实至关重要。
2020-07-27 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Critical transitions on route to chaos of natural convection on a heated horizontal circular surface
本研究通过直接数值模拟与稳定性分析，揭示了Pr=7下受热水平圆表面自然对流在10¹到6×10⁷瑞利数范围内通往混沌的分岔路径，发现了罕见的周期旋转态并阐明了分岔点附近的扰动响应特性。
2023-08-22 physics.flu-dyn
