Spontaneous Capillarity-Driven Droplet Ejection
第一个大尺度毛细上升实验是由R。西格尔在1957年人造卫星1号发射后不久，在美国宇航局勒RC使用了一个落塔。西格尔很好奇，在低重力环境下，润湿液是否会从短毛细管的末端排出。他观察到，虽然流体部分离开了管子，但它总是被表面张力拉回来，这导致流体保持固定在管子的末端。通过利用管的几何形状和流体特性，我们证明，这种毛细流动实际上可以喷射出各种射流和液滴。这个流体动力学视频提供了这种自发毛细驱动的液滴喷射的历史概述。地面和低地球轨道实验的镜头也显示。微重力环境中产生的液滴比陆地环境中喷出的液滴大$10^6$倍。随附文章提供了关键参数和实验程序的总结。缩放的控制方程揭示了无量纲组，确定液滴行为的拓扑制度，提供了一个新的视角，进一步研究射流，液滴，和其他毛细管现象在大的长度尺度。
2012-09-18 physics.flu-dyn
Oscillation and levitation of balls in continuously stratified fluids
本文对有限容器内连续分层流体中球体的自由运动进行了实验研究。振荡频率被发现是非常接近当地的Brunt-Vaisala频率。附加质量的影响实际上可以忽略不计。结果表明，经典的粘性阻力将导致比实验中观察到的更强的阻尼。这被解释为来自先前激发的内波在其从边界反射之后的反馈的结果。提出了一个修正的阻力项的唯象方程，以获得与观测定性一致。我们指出，包括一个历史项将导致进一步远离观察到的数据。
2007-02-23 physics.flu-dyn
On the damped oscillations of an elastic quasi-circular membrane in a two-dimensional incompressible fluid
我们提出了一个程序-部分分析和部分数值-找到的频率和阻尼率的小振幅振荡的无质量的弹性胶囊浸没在一个二维的粘性不可压缩流体。流函数的非定常Stokes方程被分解为角变量和时间变量的正常模式，导致径向变量的四阶线性常微分方程。强迫项由膜的性质决定，并导致在内部和外部介质之间的界面处的跳跃条件。该方程可以用数值方法求解，并且与我们并行开发的完全计算方法非常一致。比较也显示在科学文献中的结果下降，并提出了一个模型的基础上的概念，装载流体，它允许一个很好的代表性的结果和一致的解释的基础物理。
2014-03-06 physics.flu-dyn
The impact of pressure oscillations on bubble rising in shear-thinning fluids
研究压力振荡对剪切稀释流体中气泡上升的影响，揭示非线性上升动力学及显著的上升速度提升。
2025-11-28 physics.flu-dyn
Active particles powered by Quincke rotation in a bulk fluid
已知悬浮在弱导电流体中的介电颗粒由于昆克旋转不稳定性而在足够强的均匀DC电场的作用下自发地开始旋转。当颗粒被放置在表面附近时，这种旋转可以转换为平移，从而为活性物质提供有用的模型系统。使用的数值模拟和理论模型相结合，我们证明，它是可能的转换成自发的Quincke旋转在一个平面中的垂直于电场的表面的情况下，依靠几何不对称性，而不是自发的平移。
2019-04-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spontaneous motion of a passive fluid droplet in an active microchannel
本文通过数值模拟研究了被动液滴在覆盖活性凝胶的微通道中的自发运动，揭示了单侧与双侧活性层对速度场对称性及液滴形变的影响，并证明锚定条件可调控自发流动结构，为新型微流控器件设计提供依据。
2023-08-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Oscillatory Motion of Rising Bubbles in Wormlike Micellar Fluids with Different Microstructures
以前的观察非瞬态振荡的上升气泡和下降的蠕虫状胶束流体中的球仅限于一个单一的表面活性剂系统。我们提出了一个广泛的调查上升的气泡在另一个系统中，氯化十六烷基吡啶和水杨酸钠的水溶液，有和没有NaCl，在一系列的浓度和温度。在不同的浓度范围内可以看到两种不同类型的振荡，每种振荡都有自己的温度依赖性。流变学数据允许识别具有不同流体微观结构的这些不同流体动力学状态。
2003-11-11 physics.flu-dyn
The impact of diffusion on confined oscillated bubbly fluid
本文研究了单分散泡状流体在两个平面固体壁面中的小振幅高频横向振动。这些振荡的频率被认为是高的，与典型的弛豫时间为一个单一的气泡相比，但体积振荡的本征频率。的时间平均的描述占相互耦合的阶段和气泡的扩散性。我们发现不均匀的液体平均静止的稳定状态。在相对低的频率下，检测到气泡在壁处或在平行于壁定向的平面中的积聚。这些一维状态被证明是不稳定的。在相对高的频率下，气泡在中心平面处积聚，并且溶液是稳定的。
2008-11-25 physics.flu-dyn
Flow mechanisms governing oscillation in a sonic fluidic oscillator
University of Oxford（牛津大学）；Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）
通过PIV和POD分析，研究了反馈通道连接几何和出口流阻对声波流体振荡器振荡机制的影响，揭示了扫掠模态和弯曲模态的耦合作用，以及二次分离对振荡的维持机制。
2026-06-23 physics.flu-dyn
Isotropically active particle closely fitting in a cylindrical channel: spontaneous motion at small Péclet numbers
针对各向同性活性粒子因 Péclet 数过小而难以观察自发运动的问题，本文通过小间隙标度与匹配渐近展开证明，圆柱通道强约束可使其在任意小 Pe 下自发运动并给出速度公式。
2023-04-26 physics.flu-dyn
Experimental observation of shear thickening oscillation
本文报道了剪切增稠振荡现象的实验观测，即强剪切增稠流体剪切流动中自发的宏观振荡现象。剪切增稠振荡是由流体动力学和剪切增稠之间的相互作用引起的，并且已经由本作者使用澄清剂流体的唯象流体动力学模型从理论上预测，但从未在实验上报道。使用密度匹配的淀粉-水混合物，在几厘米流宽的圆柱形剪切流中，我们观察到频率在20 Hz左右的强烈振动，这与我们的理论预测一致。
2013-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic Instabilities Provide A Generic Route To Spontaneous Biomimetic Oscillations In Chemomechanically Active Filaments
将化学能转化为机械运动的非平衡过程使生物体能够运动。由分子马达的能量转换驱动的一束束不可伸展的细丝形成了像纤毛和鞭毛这样的微米级运动引擎的基本组成部分。在最近的合成活性细丝实验中，纤毛样运动的模仿支持了通用物理机制可能足以产生这种运动的想法。在这里，我们表明，从理论上讲，不受力和无扭矩的化学机械活性流引起的流体动力相互作用的不稳定效应之间的竞争，和非线性弹性的稳定效应，提供了一个通用的路线，主动丝自发振荡。这些振荡，让人想起原核和真核鞭毛运动，而不必调用结构复杂性或生化调节。这种极小性意味着，仿生振荡，以前只观察到复杂的束的活性丝，可以复制在简单的链的通用chemomechanically活性珠。
2013-06-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Collective oscillation in two-dimensional fluid
在二维Euler方程中发现了大尺度集体振荡。对于远离基本稳定流的初始条件，系统不会松弛到基本稳定流，而是显示出沿基本流线移动的相干涡对，这导致大尺度振荡场。对分岔点附近的研究表明，这种振荡是通过Hopf分岔出现的。此外，动态自洽理论解释说，这种振荡的结果从集体组织的状态自振荡。
2011-03-06 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Spontaneous phase coordination and fluid pumping in model ciliary carpets
哺乳动物的肺、脑和生殖道等纤毛组织专门用于泵送液体。它们通过数十万个纤毛的集体活动产生流动，这些纤毛以惊人的异时波模式跳动。尽管在分析纤毛协调方面取得了进展，但仍然缺乏将协调和纤毛大阵列限制中的液体泵送联系起来的一般理论。在这里，我们进行了硅实验与数以千计的流体动力学相互作用的纤毛，我们开发了一个连续的理论，在无限的限制，许多独立跳动的纤毛结合工具，从活性物质和经典的斯托克斯流。我们发现，在模拟和理论，各向同性和同步纤毛状态是不稳定的。行波的出现与初始条件无关，但波和净流的特性取决于纤毛和组织特性。也就是说，异时相协调是一个稳定的全球吸引大纤毛地毯，即使在有限的扰动纤毛和组织特性。这些结果支持纤毛组织的功能特异性与组织结构和纤毛搏动运动学交织的观点，并开辟了建立从纤毛水平搏动到组织水平协调和流体泵送的结构-功能图的前景。
2022-09-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of fluid elasticity on the emergence of oscillations in an active elastic filament
本文研究黏弹性流体中末端随动力驱动的弹性平面丝振荡起始，揭示流体弹性提高失稳阈值和振荡频率，并解释莱茵衣藻实验趋势。
2024-01-22 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Beyond chaos: fluctuations, anomalies and spontaneous stochasticity in fluid turbulence
The Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of California San Diego（加利福尼亚大学圣地亚哥分校）
本文探讨湍流中波动、异常和自发随机性，分析湍流现象的统计流体动力学发展及渐近极限的细致考虑。
2025-12-30 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Spontaneous oscillations and negative-conductance transitions in microfluidic networks
微流控系统中的流动倾向于线性表现，这对设计集成的流动控制方案以执行复杂的流体处理任务提出了挑战。这种障碍导致使用许多外部控制设备来操纵流，从而阻碍了芯片实验室技术的潜在可扩展性和便携性。在这里，我们设计了一个微流体网络表现出非线性流动动力学，使新的机制，芯片上的流量控制。该网络表现出振荡输出模式，电流状态，滞后，信号放大，和负电导转换，所有不依赖于专用的外部控制硬件，可移动部件，灵活的组件，或振荡输入。这些动态产生于层流中的非线性流体惯性效应，我们通过网络几何形状的设计来放大和利用这些效应。我们认为，这些结果，这是由流体动力学模拟和理论建模的支持，有可能激发新的内置控制功能，如片上定时和同步流模式的发展。
2020-06-16 nlin.PS physics.flu-dyn
Oscillations of a solid sphere falling through a wormlike micellar fluid
我们提出了一个实验研究的运动的固体球通过蠕虫状胶束流体下降。当较小或较轻的球体迅速达到终极速度时，较大或较重的球体会在其下落运动的方向上振荡。这种不稳定性的开始与速度梯度尺度$Γ_{c}\sim 1$ s $^{-1}$的临界值相关。我们将这种情况与已知的蠕虫状胶束流体的复杂流变学，并建议该球的不稳定运动是由流动诱导结构的形成和破裂引起的。
2002-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Modelling Fluid--Structure Interaction in an Initially Elliptical Elastic-Walled tube: Improved Onset Criterion for Self-Excited Oscillations
The University of East Anglia（东英吉利大学）；University of Adelaide（阿德莱德大学）
本研究提出Starling电阻器中弹性管流固耦合的理论模型，通过广义特征值问题求解壁力学并耦合Navier-Stokes方程，首次分析高阶模态误差，给出改进的自激振荡起始判据。
2025-10-27 physics.app-ph physics.flu-dyn
Oscillations in a flexible channel flow of a generalized Newtonian fluid
我们研究了广义牛顿流体的流动，其特征在于一个幂律模型，通过一个通道组成的壁与柔性膜纵向张力。它是假设，在稳定状态下，通过通道的流量承认一个恒定的流量单向流动剖面，而对于非定常的情况下，我们采用长波近似，并使用一组简化方程来描述的膜的形状的变化（假设是无质量和弹性）和流体通量的变化。通过渐近展开，多尺度分析和完整的数值解的相关控制方程，我们表明，取决于雷诺数和膜应力，剪切变稀，剪切增稠和牛顿流体的流动行为可能是显着不同的，振荡的一个，而混沌的其他。本文提出的结果具有实际意义的几个生物相关的过程，涉及运输流变复杂的生物流体通过灵活的域。
2016-09-22 nlin.CD physics.flu-dyn
Spontaneous oscillations and geometric cutoff in confined bacterial swarms
Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学材料科学与光电技术学院物质科学与光电工程中心）；Department of Physics, Hong Kong Baptist University（香港浸会大学物理系）；Center for Interdisciplinary Studies, Westlake University（西湖大学交叉研究中心）
通过最小线性响应模型，将细菌游动与流体流动耦合，揭示长程流体动力学相互作用作为宏观通信通道，解释了准二维细菌悬浮液中宏观椭圆运动的物理机制，并解析预测了起始细胞密度和最大膜厚度，与实验定量吻合。
2026-06-02 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Acoustic Bubble Dynamics in a Yield-Stress Fluids
当屈服应力流体的浮力施加的应力不足以引起材料的局部屈服时，屈服应力流体自然地捕获小气泡。在声激励下，捕获的气泡可以被驱动到体积振荡中，并施加额外的局部应变和应力，这可以触发屈服并帮助它们释放。在本文中，我们探讨了不同制度的微泡振荡和超声场驱动的模型屈服应力流体，卡波普微凝胶的平移。我们首先分析线性气泡振荡动力学来测量材料的局部高频粘度。然后，我们使用声压梯度，以诱导气泡的平移和检查的弹性部分的材料屈服以下的响应。我们发现，在中等的压力振幅下，由体积振荡和声辐射力施加的附加应力不会导致任何可检测到的不可逆气泡运动。在高压振幅下，我们观察到非球形振荡，导致不稳定的气泡运动。我们观察到的形状模式和临界压力不同的预测最近模型的形状振荡在软solids.Based上，我们的研究结果，我们讨论了可能的原因缺乏气泡释放卡波普，并建议其他系统中，超声辅助气泡上升可能会观察到。
2020-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The lifetime of shape oscillations of a bubble in an unbounded, inviscid and compressible fluid with surface tension
Shapiro和Weinstein（2011）在线性近似下证明了具有表面张力的可压缩无粘流体中球形气泡的一般扰动随时间推移呈指数衰减$\sim e^{-Γt}, Γ>0$。形式上的渐近和数值证据导致了这样的猜想：$Γ\approx \frac{A}ε \frac{We}{ε^{2}} \exp(-B \frac{We}{ε^2})$，其中$0<ε\ll1$是马赫数，We是韦伯数，$A$和$B$是正常数。本文证明了这一猜想，并计算了$ε$中首阶的$A$和$B$.
2012-10-01 math-ph math.AP math.MP
An Oscillation-Free Real Fluid Quasi-Conservative Finite Volume Method for Transcritical and Phase-Change Flows
National University of Defense Technology（国防科技大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
提出一种真实流体准守恒（RFQC）有限体积方法，通过局部线性化状态方程并构造冻结Grüneisen系数和线性化余项，消除跨临界和相变流动中激波引起的压力振荡，实现准确鲁棒的模拟。
2026-06-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Non-staggered Projection Algorithm for Two-Phase Fluid-Structure Interaction Simulation Using the Phase-Field/Immersed-Boundary Method
本文提出一种基于非交错笛卡尔网格的无压力振荡投影算法，通过改进的五步增量压力修正算法解耦不可压缩Navier-Stokes方程，并结合Cahn-Hilliard方程与动量加权插值方案，实现大密度比多相流固耦合的高精度模拟。
2024-04-23 physics.app-ph physics.flu-dyn
Emergent oscillations and chaos in non-compliant microfluidic networks
本文通过直接数值模拟与模态分析简化模型，证明非顺应性微流控网络在时间无关驱动压力下可因流体惯性自发产生流速振荡与混沌，并揭示了振荡起始、分岔、频率和振幅对驱动压力的依赖关系。
2025-04-30 cond-mat.dis-nn nlin.CD physics.flu-dyn
Computational fluid dynamics approach for understanding oscillating and interacting convective flows
一个二维数值流体力学方法被认为是模拟最近的实验结果的振荡和对流的集体行为。我们的模拟考虑了加热流体柱在引力场中的上升动力学。模拟是在两个完全不同的长度尺度上进行的，也显示了所研究现象的一般性。对于单个加热流体柱的流动，研究了流入量和喷嘴直径的影响。与实验结果相一致，当喷嘴直径一定时，振荡频率随流量的增加近似线性增加，当流量一定时，振荡频率随喷嘴直径的增加呈幂律下降。对于两个相邻流的集体行为，我们发现两个流的振荡存在反相同步，并且当两个流之间的距离减小时，共同振荡频率有增大的趋势。这些结果再次与实验结果一致。
2022-07-06 nlin.PS physics.comp-ph physics.flu-dyn
Spontaneous Oscillations of Elastic Filaments Induced by Molecular Motors
从运动性测定中微管的波浪状运动可知，马达产生的皮牛顿力足以使细丝弯曲。在细胞现象中，如细胞飞溅流，分子马达沿着细胞骨架丝移位，携带携带液体的货物。当大量这样的强制细丝通过周围的液体相互作用时，如在$Drosophila~melanogaster$中卵母细胞发育的特定阶段，观察到复杂的动力学，但它们背后的详细机制仍然不清楚。受这些观察的启发，我们在这里研究这些现象的最简单的模型：一端固定的弹性细丝，由一个分子马达作为点力处理。因为力切向作用于细丝，不管它的形状如何，这个“跟随力”问题本质上是非变分的，因此从根本上不同于欧拉屈曲，在欧拉屈曲中，力具有固定的方向，并且在低雷诺数状态下，最终导致静止的能量最小化形状。通过结合线性稳定性理论，分析研究的一个可解的简化的“两个链接”模型，和数值研究的完整的弹性流体动力学运动方程，我们阐明的Hopf分叉，发生与强迫增加的细丝，导致扑动运动类似的高雷诺数振荡的花园软管与自由端。
2017-07-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Experimental Observation of Bohr's Nonlinear Fluidic Surface Oscillation
玻尔在其职业生涯的早期发展了流体表面振荡的非线性理论，以研究液体的表面张力。他的理论包括多极表面振荡模式之间的非线性相互作用，超越了瑞利和兰姆的线性理论。它预测了一个特定的归一化幅度的$0.41\dot{6}η^2$八极组件，非线性诱导的四极一个幅度的$η$远小于单位。没有实验证实这一预测已报告。尽管如此，多极组件的准确测定是重要的，如在光纤纺丝，薄膜吹制和最近在光流体微腔的射线和波的混沌研究和光子学应用。在这里，我们报告实验验证他的理论。利用光学前向衍射技术，测量了从变形微孔中喷出的表面振荡液柱在极限位置处的横截面边界轮廓。我们在各种实验条件下得到了一致的$0.42\pm0.08$系数。我们还测量了由液体射流的横截面段形成的二维空腔的共振模式谱。所观察到的光谱与假定系数为$0.415\pm0.010$的波动计算吻合得很好。我们的测量建立了玻尔流体力学理论的第一个实验观察。
2015-04-20 nlin.CD physics.flu-dyn physics.optics
Resonant drag instability of grains streaming in fluids
我们表明，流过流体的颗粒一般是不稳定的，如果他们的速度，沿某个方向投影，相速度相匹配的流体波（线性振荡）。当颗粒的流动速度比任何流体波都快时，就会发生这种情况。波本身可以是相当普遍的--例如，声波、磁声波、周转振荡和布伦特-韦塞拉振荡都产生不稳定性。我们推导出一个简单的表达式，这些“共振阻力不稳定性”（RDI）的增长率。这个表达式（i）说明了为什么这种不稳定性是如此致命和普遍，（ii）允许简单的分析计算RDI增长率和不同流体的属性。作为例子，我们介绍了几个新的不稳定性，这可能会看到应用程序在各种物理系统从大气层到原行星盘，星际介质，银河系外流。我们介绍的基于矩阵的共振形式主义也可以更普遍地应用于其他（非流体）的情况下，提供了一个简单的方法来计算和理解相互作用系统的稳定性。
2018-03-23 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Dumbbell micro-robot driven by flow oscillations
本文研究了浸没在粘性流体中的哑铃型微机器人的自推进问题。微机器人由两个刚性球珠连接杆或弹簧;杆/弹簧的长度是周期性变化的。每个球体的恒定密度不同于流体的密度，而整个微机器人具有中性浮力。通过流体的刚体振荡产生有效的振荡重力场。计算结果表明，该微机器人同时进行平移和旋转运动。利用一个包含两个定时方法和一个特殊极限的渐近过程，我们得到了平均自推进速度和平均角速度的解析表达式。零角速度的重要特殊情况代表具有恒定速度的直线自推进。
2012-12-08 cond-mat.soft math-ph math.MP
