Modulation of heterogeneous surface charge and flow pattern in electrically gated converging-diverging nanochannel
本研究旨在利用场效应现象来诱导异质表面电荷，从而改变具有收敛-发散周期性的固态纳米通道中的流体流动。结果表明，所提出的几何形状导致不均匀的径向场相邻的通道壁，这是较强的周围的发散部分和较弱的收敛部分的壁。后者取决于所施加的栅极电势在沟道壁处产生异质表面电荷，即，施加低栅极电势使得能够有效地调制具有与沟道壁处的本征电荷相同极性的表面电荷，而中等栅极电势导致沟道的发散部分中的电荷反转并产生反向流动，从而导致流体流动循环。流动循环的捕集和拒绝的颗粒的潜在应用也被证明。
2019-12-16 physics.app-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
Data-Driven Surrogate Modeling for Micromixing of Non-Newtonian Fluids in Sinusoidal Converging-Diverging Microchannels
Indian Institute of Petroleum and Energy（印度石油能源研究所）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究针对正弦收敛-发散微通道中非牛顿流体微混合难题，通过高保真模拟构建GPR代理模型并耦合NSGA-II算法，实现了兼顾混合性能与压降的微通道多目标优化设计。
2026-08-11 physics.flu-dyn
Solutions of the converging and diverging shock problem in a medium with varying density
本文研究变密度介质中Guderley问题的汇聚与发散激波自相似解，重点分析反射激波系数，并通过与拉格朗日模拟对比验证了解析解的准确性，可用于代码验证。
2023-05-25 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Geometry-Driven Passive Fluid Transport in Paper-Based Microdevices
Hiroshima City University（广岛市立大学）；Kyushu Institute of Technology（九州工业大学）
本研究通过实验和模拟，系统比较了五种通道几何形状对纸基器件中毛细驱动流体传输和分析物富集的影响，发现发散-收敛和宽-窄设计能有效增强分析物富集。
2026-06-26 physics.flu-dyn
Shallow current of viscous fluid flowing between diverging or converging walls
本文研究幂律变宽通道中粘性流体的浅层流入与流出，通过润滑理论、相平面和MOL数值模拟得到两类相似解，并揭示其收敛与渐近特性。
2023-02-21 physics.flu-dyn
On the Dynamics of Imploding and Exploding Spherical Shock Wave Inside a Shock Tube
本文研究了激波聚焦现象及其粘性效应，激波聚焦是通过激波管和附加在激波管上的会聚段实现的，会聚段将平面激波转化为球形激波，并将其聚焦到一个有限区域内。本研究选择了初始强度Ms=2.94的冲击波。聚焦区域的详细数值研究表明，在反射激波和涡流形成之后形成了蘑菇状结构。这是可视化的，通过数字阴影图像，并通过跟踪流场中的流线。为了进行定量评估，对温度的变化进行了研究。发现蘑菇状结构内部的温度高于反射激波后面的温度。并对该区域的组分质量分数进行了研究。蘑菇状结构内的流动被认为是一个反应性的混合气栓。
2022-03-02 physics.flu-dyn
A hydrodynamic model of capillary flow in an axially symmetric tube with a non-slowly-varying cross section and a boundary slip
本文结合Stokes方程与Hagen-Poiseuille流动模型，推导出非缓变截面管内毛细流动的一般公式，并给出锥形管、幂律形扩张管和收缩管中弯月面演化的新标度公式，为流体二极管和开关等器件设计提供理论依据。
2024-05-05 physics.flu-dyn
Breakdown of Burton-Prim-Slichter approach and lateral solute segregation in radially converging flows
本文从理论上研究了在简单的凝固模型中，径向收敛的熔体流（即远离凝固前沿的熔体流）对径向溶质偏析的影响。我们表明，经典的伯顿-普里姆-Slichter（BPS）的解决方案描述的溶质纳入到凝固材料的发散流的效果打破了沿凝固前沿收敛的流量。该故障是由定义有效边界层厚度的积分发散引起的，有效边界层厚度是BPS理论的基本概念。虽然这样的发散可以正式避免限制熔体的轴向延伸到一层有限的高度，径向均匀的溶质分布是可能的，只有弱熔体流的轴向速度远离凝固前沿可比的增长率。对于每种生长速率都有一个临界熔体速度，在该速度下，溶液通过奇点，并在更强的熔体流动中变得物理上不一致。为了解决这些矛盾，我们考虑了一个有限半径$R_0$圆盘在强收敛熔体流作用下的凝固前沿，得到了一个解析解，表明径向溶质浓度随$R_0$半径的变化关系为$\sim\ln^{1/3}(R_0/r)$和$\sim\ln(R_0/r)$，浓度的对数增长在对称轴附近受到扩散的限制，在对称轴附近的扩散系数变为在与溶质边界层的特征厚度相当的距离处有效。会聚流导致溶质堆积，在对称轴处形成对数浓度峰，这对于晶体生长过程可能是不期望的特征。
2006-05-16 physics.flu-dyn
The Flow of Power-Law Fluids in Axisymmetric Corrugated Tubes
本文提出了一种推导层流区压降与流量关系的解析方法，并将其应用于幂律流体通过轴对称波纹管的流动。该方法在一定的限制条件下对流体和管形是通用的，也可以用作数值积分的基础，其中解析表达式由于数学或实际复杂性而难以获得。以五种收敛-发散几何为例说明了该方法的应用。
2010-06-13 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Modeling the Flow of a Bautista-Manero Fluid in Porous Media
在这篇文章中，拉伸流动和粘度和收敛-发散几何检查作为在多孔介质中的特殊粘弹性行为的基础。修正的Bautista-Manero模型，成功地描述了shearnning，弹性和触变的时间依赖性，用于建模的粘弹性材料，也显示触变属性的流动。最初由Philippe Tardy提出的一种算法，采用该模型来模拟稳态时变流，在非牛顿流模拟代码中使用孔隙尺度建模实现，并对初始结果进行了分析。研究结果对未来的进一步发展是令人鼓舞的。
2009-05-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Observations of spontaneous oscillations in simple two-fluid networks
本文研究了两流体混合物在简单的连通管网络中的层流流动。该流体系统由两种不同粘度的可混溶牛顿流体组成，这两种流体不混合并保持为几乎不同的相。在发散网络接头的下游，两种流体不一定以相等的分数分裂，因此将非均匀性引入网络。我们发现，在最简单的网络，一个单一的回路与一个入口和一个出口，在稳定的入口条件下的流量和网络回路内的两种流体的分布可以经历持续的自发振荡。我们开发了一个简单的模型，突出的基本机制的不稳定性，我们表明，该模型可以预测的区域存在振荡的参数空间。模型预测与实验观测结果吻合较好。
2015-01-13 physics.flu-dyn
Flutter Instability in an Internal Flow Energy Harvester
基于振动的流动能量收集能够为低功耗应用（如分布式传感器网络）实现鲁棒的原位能量提取。流体结构的不稳定性决定了收割机的可行性，因为结构对流动的响应决定了其功率输出。先前关于基于弯张的流动能量采集器的工作表明，会聚-发散通道内的弹性构件对气动弹性颤振敏感。本文通过实验和仿真研究了驱动颤振的机理。建立了一个基于通道流量调制的模型，并考虑了法向和展向流动约束对不稳定性的影响。线性稳定性分析的模型复制颤振发作，临界频率，并在实验中观察到的模式形状。该模型表明，通过通道喉部的流量调制是流体诱导振动的主要机制。所提出的广义模型可以作为能量采集器的设计参数探索的基础，也许会导致更强大的设备在未来，但也到其他类似的流动几何形状，颤振不稳定性出现在一个狭窄的流动通道内的弹性构件。
2020-10-08 physics.flu-dyn
Transported snapshot model order reduction approach for parametric, steady-state fluid flows containing parameter dependent shocks
提出了一种新的模型降阶方法，该方法适用于以激波和间断为特征的参数稳态非线性流体流动，其空间位置和方向与参数密切相关。在该方法中，使用参数依赖基的线性叠加来近似预测区域中的解。通过在空间和参数相关的传输场中传输快照，获得了所寻求的参数化缩减基。所提出的方法的关键是观察到的运输领域通常是平滑和连续的，尽管解决方案本身并不如此。结果，传输场可以使用低阶多项式展开来精确地表示。与传统的基于投影的模型降阶方法类似，该方法在数学上被表示为广义坐标的残差最小化问题。该方法还集成了著名的超约简策略，以获得显着的计算速度。该方法已成功地应用于收缩-扩张喷管中的参数化一维流动、前向台阶上的参数化二维超音速流动和燃烧室中的参数化二维射流扩散火焰。
2019-01-02 physics.flu-dyn
Local Helioseismology of Emerging Active Regions: A Case Study
局部日震学提供了一个独特的机会，可以调查活动区域的地下结构和动力学及其对太阳大规模流动和全球环流的影响。我们使用测量的等离子体流在对流层上部，提供的时间-距离日震管道开发的太阳振动数据分析日震和磁成像仪（HMI）的太阳动力学天文台（SDO），调查新兴的活动区NOAA 11726的地下动力学。活动区的出现是在对流带深层出现第一个双极磁结构的前12小时，也就是大部分磁通量出现的前2天。由随深度变化的气流辐散跟踪确定的出露速度约为1.4km/s，与深层出露速度非常接近。当出现的磁通量集中在太阳黑子中时，在形成的太阳黑子下面可以观察到局部的会聚流。这些流动在1-3微米的深度范围内最为显著，并且在形成过程完成后保持会聚。在较大尺度上，活动区附近的辐合流表现为纬向剪切流向活动区的分流，并伴随着大尺度涡旋结构的形成。当大量的磁通量出现在表面上时，该过程发生，并且会聚流型在活动区域的随后演变期间保持稳定。卡林顿天气流图表明，大规模的地下流入是典型的活动区。在较深的层（10-13 Mm）中，流动变得发散，并且在一些活动区域下面令人惊讶地强烈。此外，天气图揭示了一个复杂的演变模式的大规模流动的规模远远大于超颗粒。
2016-07-18 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Electroosmotic flow of a rheological fluid in non-uniform micro-vessels
本文通过润滑理论分析变截面微血管中Herschel-Bulkley流体的压力-电渗耦合流动，发现屈服应力仅在有压力时影响流量，且线性叠加仅适用于均匀管，非均匀性破坏该关系。
2023-02-15 math-ph math.AP math.MP
Micro- and nanoscale fluid flow on chemical channels
我们研究了衬底上化学图案上的液体薄膜的时间演化和驱动运动。格子玻尔兹曼和分子动力学方法分别用于模拟微观和纳米级薄膜的流动。最小化的流体表面积被用来检查相应的平衡自由能景观。重点是运动跨越模式包含发散和收敛的流动路口，着眼于对芯片实验室设备的应用。考虑了由体积力驱动的开放液-气系统和由边界运动驱动的封闭液-液系统。在早期的研究流动的线性化学通道，我们观察到连续运动的连接的液体膜在重复的副本的图案，尽管界面的珠光不稳定性的外观。只要驱动力的强度和液体的体积不太大，液体就被限制在化学品通道中，并且其运动可以通过图案的几何形状的微小变化来引导。
2012-04-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Pore-Scale Modeling of Non-Newtonian Flow in Porous Media
本文采用孔隙网络模型研究了非牛顿流体在多孔介质中的渗流问题。非牛顿流体表现出非常复杂的时间和应变依赖性行为，并且可能具有初始屈服应力。它们的共同特点是不服从简单的牛顿应力与变形速率成比例关系。它们通常分为三个主要类别：时间无关的，时间依赖的和粘弹性的。使用了两个代表填砂和Berea砂岩的三维网络。采用迭代数值技术求解压力场，得到流量和表观粘度。时间无关的类别进行了研究，使用两种流体模型：埃利斯和赫歇尔-Bulkley。分析证实了本研究中使用的非牛顿网络模型的可靠性。当将网络模型结果与文献中的实验数据集进行比较时，得到了良好的结果，特别是对于Ellis模型。研究了屈服应力现象，并提出了几种预测临界屈服压力的数值算法。进行了广泛的文献调查和研究，以了解粘弹性现象，特别注意多孔介质中的流动。拉伸流动和粘度和收敛-发散的几何形状被彻底检查作为在多孔介质中的特殊粘弹性行为的基础。修正后的Bautista-Manero模型被认为是一个很有前途的候选人建模的粘弹性材料，也显示触变性属性的流动。采用该模型的算法实现了非牛顿代码和初步结果进行了分析。时间依赖的类别进行了检查，并确定了建模和模拟这些流体的流动中的几个问题。
2010-11-02 physics.flu-dyn
Bubble dynamics in a cavitating venturi
本研究针对液氮等低温流体在空化文丘里管中的气泡流，建立了包含界面与对流传热效应的数值模型，并通过二维CFD模拟和高速摄像实验验证了热传输对气泡动力学及空化长度预测的重要性。
2024-12-26 physics.flu-dyn
Network modelling of yield-stress fluid flow in randomly disordered porous media
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Hokkaido University（北海道大学）
本文提出一种二维无序多孔介质中Herschel-Bulkley流体的孔隙网络模型，考虑壁滑动效应，通过物理压力-流量关系模拟屈服和屈服后运输，验证模型能准确捕捉压力降和流动拓扑演变，揭示近屈服压力损失由孔隙统计决定。
2026-05-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Numerical investigation of controlling interfacial instabilities in non-standard Hele-Shaw configurations
Hele-Shaw细胞中的粘性指进实验导致了引人注目的斑图形成，这些图案形成多年来一直是物理学和应用数学界密切关注的主题。近年来，人们一直致力于设计控制这种模式和减少界面指生长的策略。我们继续这项研究的数值模拟报告，水平集方法的基础上，一个广义的Hele-Shaw模型的几何形状的Hele-Shaw细胞被改变。首先，我们研究如何施加恒定的和随时间变化的注入速率在一个Hele-Shaw细胞，这是标准的，锥形或旋转可以用来减少粘性指的发展时，无粘性流体注入到粘性流体在有限的时间内。我们进行了一系列的数值实验，比较每种策略的有效性，以确定这些非标准的Hele-Shaw配置如何影响无粘-粘性流体界面的形态特征。与标准平行配置相比，在收敛或发散方向上的锥形板导致在最后时刻粘性指进的度量减小，特别是在仔细选择注射速率的情况下;对于旋转板的情况，效果甚至更显著，具有足够大的旋转速率完全稳定界面。接下来，我们说明了如何通过以随时间变化的速率注入无粘性流体同时增加板之间的间隙来控制非分裂指的数量。模拟比较以及与以前的实验结果为各种注射速率和几何配置。此外，我们演示了如何完全非线性动力学的问题影响出现的手指的数量，以及这个数字与线性稳定性分析的预测一致。
2019-07-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On multiple solutions to the steady flow of incompressible fluids subject to do-nothing or constant traction boundary conditions on artificial boundaries
在不可压缩流体定常流动的数值模拟中，经常在人工边界上采用规定恒定牵引力的边界条件或所谓的无所事事条件，尽管它们并不便于适定问题，也不允许建立标准的能量估计。为了更好地理解使用这些条件可能产生的后果，我们提出了一组特定的流动问题的例子，在那里我们发现没有或两个解析或数值解。也就是说，我们认为流动连接两个这样的人工边界的问题。在简单的情况下，各向同性径向流的稳定和非稳定的解析解很容易得到，我们证明，而对于一些（大）边界数据的所有非稳定的解决方案在有限时间内爆破，对于其他数据（包括小或平凡）的非稳定流要么渐近收敛到两个稳定的解决方案之一，或爆破在有限时间内，取决于初始状态。然后，我们的文件非常相同的行为的数值解平面流在一个发散的渠道。最后，我们提供了一个说明性的例子，两个稳定的数值解的三维分叉管中的流动，其中的入流速度在进口处规定，而两个出口处的处理由无所事事的边界条件。
2020-02-24 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
