Inertial focusing dynamics of spherical particles in curved microfluidic ducts with a trapezoidal cross-section
School of Mathematics and Statistics, Victoria University of Wellington（维多利亚大学惠灵顿校区数学与统计学院）；School of Mathematical Sciences, University of Adelaide（阿德莱德大学数学科学学院）
研究曲率微流体管道中球形颗粒的惯性聚焦动力学，分析梯形截面对颗粒分离的影响，揭示截面偏转程度与粒子迁移动态的关系，发现拐点分岔现象。
2023-10-30 math.DS physics.flu-dyn
Transition in elastic Dean flow: the centre-mode versus hoop-stress pathways
Indian Institute of Technology, Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research（贾瓦哈拉尔·尼赫勒高级科学研究中心）
研究揭示了弹性Dean流中环向应力模式与中心模式的稳定性差异，探讨了弹性湍流的可能起因。
2025-12-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Spatial marching with subgrid-scale local exact coherent structures in non-uniformly curved channel flow
Monash University（莫纳什大学）
本文提出了一种多尺度空间推进方法，用于非均匀弯曲通道流中构建时间周期性有限振幅解，通过结合大尺度方程与局部精确相干结构，分析入口条件对动量传输和流动结构的影响。
2025-08-05 physics.flu-dyn
Instability of steady flows in helical pipes
本文对任意曲率和扭转螺旋管中定常流动的三维不稳定性进行了参数化数值研究。的计算进行了验证对独立的实验和数值结果在以前的研究中的数值方法。结果报告为依赖的临界雷诺数，临界波数和临界频率上的无量纲管道曲率和扭矩。观察到在不同的控制参数值下，多种不同的扰动模式变得最不稳定。最不稳定的模式的报告和分类。不同的路线不稳定，包括粘性和非粘性机制，局部发展的边界层和混合层，迪恩涡和通过流之间的相互作用进行了描述。
2020-03-19 physics.flu-dyn
Electro-osmotic Instability of Concentration Enrichment in Curved Geometries for an Aqueous Electrolyte
我们报告说，电渗浓度富集在弯曲的几何形状的水电解质的不稳定性，而不是众所周知的，是专门在富集界面（阳极），而不是在耗尽的（阴极）。对于这种不稳定性，不切实际的高材料Peclet数在平面几何形状的限制是消除了由线电荷奇异性所产生的强电场。在同心圆电极的模型设置中，我们通过稳定性分析、数值模拟和实验可视化表明，不稳定性发生在内部阳极处，低于临界曲率半径曲率半径。的稳定性判据也制定了一个临界电场和推广到任意（2d）几何形状的保角映射。这一发现表明，通过用针状电极触发这种不稳定性，可以在受盐富集限制的过程中增强运输，例如反渗透。
2020-08-03 physics.flu-dyn
Reynolds number effects on turbulent flow in curved channels
本文通过覆盖层流至雷诺数87000的直接数值模拟，研究轻度与强烈弯曲通道中曲率和雷诺数对二次运动、Dean涡类结构及凸壁横向结构的影响。
2024-09-24 physics.flu-dyn
Particle transport in turbulent curved pipe flow
直接数值模拟（DNS）的颗粒负载的湍流在直，轻度弯曲和强烈弯曲的管道中进行，其中的固相被建模为小而重的球形颗粒。共七个人口的稀释粒子与不同的斯托克斯数，单向耦合其载波相位，进行了模拟。目的是研究曲率对微粒输运和累积的影响。结果表明，即使是轻微的非零曲率的流动配置强烈影响的颗粒浓度图，使惯性颗粒的浓度与体积斯托克斯数0.45（基于体积速度和管道半径）在轻度弯曲的管道的内弯曲壁变得比在直管的粘性子层的12.8倍。近壁螺旋粒子条纹观察到在弯曲的配置与它们的倾斜度变化的强度的二次运动的载体相。反射层，如先前在载有颗粒的湍流S形通道中观察到的，在具有重颗粒的强烈弯曲的管道中也是明显的。此外，根据曲率，平均迪恩涡流的中心区域似乎完全耗尽了颗粒，正如在内部弯曲处的部分再层化区域中所观察到的那样。的颗粒的湍流漂移示出的载体相和几何形状引起的离心力的弱和强的二次运动的影响。在同一作者的一篇配套论文中，讨论了相同配置中颗粒相的速度和加速度的一阶和二阶矩。当前的数据集对于建模壁界湍流中平流的颗粒非常有用，其中曲率的影响不可忽略。
2016-02-11 physics.flu-dyn
Subcritical versus supercritical transition to turbulence in curved pipes
尽管层流Hagen-Poiffille流的线性稳定性，但如果流动扰动的幅度以及雷诺数超过最小阈值（亚临界转变），则在直管中发生向湍流的转变。随着管道曲率的增加，离心效应变得重要，从而修改基本流以及最不稳定的线性模式。如果曲率（管到弹簧圈直径$d/D$）足够大，则在湍流被激发（亚临界不稳定性）之前会遇到Hopf分叉（超临界不稳定性）。我们跟踪的不稳定阈值的$Re-d/D$参数空间中的范围$0.01\leq\ d/D \leq0.1$通过激光多普勒测速仪和确定的点，在亚临界和超临界不稳定满足。使用了两种不同的实验装置：一个封闭的系统，管道形成一个轴对称的环面和一个开放的系统，采用螺旋管。弯曲管道中的摩擦系数的测量的影响进行了讨论。
2015-08-26 physics.flu-dyn
The effect of entrance flow development on vortex formation and wall shear stress in a curved artery model
数值研究了入口条件对弯曲动脉模型中多个三维涡对的时空演化和壁面切应力分布的影响。我们进行这项研究，使用牛顿血液模拟流体进行脉动流与两个流入条件。第一流动条件完全发展，而第二条件未发展（即均匀）。我们讨论了沿轴向方向之间的连接有组织的涡度区域观察到在不同的横截面的模型和不同的入口条件之间的比较结果。我们用一个简单的、刚性的$180^\circ$弯曲管来模拟人体动脉，该弯曲管具有圆形横截面和恒定曲率，忽略锥度、扭转和弹性的影响。数值结果计算从一个不连续的高阶谱元素流求解器。本研究中使用的流速为生理流速。我们观察到二次流模式的差异，特别是在减速阶段的生理波形，其中多个漩涡结构的迪恩型和林恩型共存。我们强调了入口条件对这些结构的形成和随后出现的异常内壁剪切应力的影响-这是一种潜在的显著相关性，因为已知心血管疾病在不同程度的流动发展下沿着弯曲动脉的内壁进展。
2021-08-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A nonlinear elastic instability in channel flows at low Reynolds numbers
目前认为，粘弹性聚合物溶液在诸如直管或通道的几何形状中的流动是线性稳定的。在这里，我们提出的实验证据表明，这种流动可以是非线性不稳定的，可以表现出亚临界分岔。流速测量是在一个长的，直的微通道;通过放置一个可变数量的障碍物，在通道系统的入口处引入流动扰动。在临界流速和扰动的临界尺寸以上，突然出现的大的速度波动表明存在非线性亚临界不稳定性。再加上以前在弯曲的几何形状的流体动力学不稳定性的观察，我们的研究结果表明，任何流动的聚合物溶液变得不稳定，在足够高的流速。
2013-04-02 physics.flu-dyn
Elasto-Inertial Instability in Torsional Flows of Shear-Thinning Viscoelastic Fluids
该研究针对粘弹性流体扭转流动中弹-惯性不稳定性的综合影响机制不明的问题，通过锥板实验探究多参数相空间，拓展了弯曲流线不稳定性判据，填补了纯弹性与弹-惯性不稳定性间的研究空白。
2024-03-11 physics.app-ph physics.flu-dyn
Hydrothermal Behavior of Fluid Flow and Heat Transfer through a Curved Square Duct with Curvature Effects
由于在医疗卫生和工业生产中的广泛应用，弯曲管道内的流动和传热研究引起了研究者的极大关注。本文对二维粘性不可压缩流体通过不同曲率的弯曲方管的充分发展流动进行了全面的数值研究。谱方法是求解非线性偏微分方程组的基本工具。在迪恩数$0<D_n\le 5000$的宽范围内，对曲率比$δ=0.001$、$0.1$和$0.5$进行数值计算。在格拉肖夫数$Gr = 1000$的水平壁上施加温差，其中底壁被加热，同时从天花板冷却，外壁和内壁被隔热。首先，研究了定常解的分歧结构。结果表明，对于$δ=0.001$和$0.1$，得到了两支由二到八涡解组成的定常解，而对于$δ=0.5$，得到了三支定常解.通过时间演化计算研究了非定常流动特性，发现随着$D_n$的增加，非定常流动将经历各种流动不稳定性。通过获得时间演化结果的相空间，可以很好地确定流动转变。在不同的$D_n$值下得到了典型的流线和等温线等值线，并发现非定常流动由二至八涡解组成。本研究证明了二次涡对流换热的作用，它被发现，对流换热显着增强的二次流和二次涡的数量增加，发生的混沌解决方案，传热大幅提升。
2021-09-01 cs.NA math.NA 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
New directions and perspectives in elastic instability and turbulence in various viscoelastic flow geometries without inertia
我简短地描述了在粘弹性无惯性流动中的弯曲流线的弹性驱动不稳定性和弹性湍流的主要结果。然后，我们描述了弹性湍流理论和Re< >1时弹性波的预测<1 and Wi>，它的速度取决于弹性应力，类似于磁流体力学中的Alfven波，而与所有其他流体流动的波速取决于介质弹性相反。由于已经建立并得到验证的曲线粘弹性流弹性失稳机制在零曲率下失效，因此平行剪切流与牛顿平行剪切流一样是线性稳定的。然而，平行剪切流的线性稳定性并不意味着它们的全局稳定性。在这里，我切换到主要的主题，即最近的发展，在惯性较小的平行剪切通道流动的聚合物溶液。在这样的流动中，我们发现了一个弹性驱动的不稳定性，弹性湍流，弹性波，和阻力减少到再层化，矛盾的线性稳定性预测。在这方面，我讨论短期正常与非正常的分叉在这样的流量，流动阻力，速度和压力波动，空间和频谱速度作为Wi的函数在一个高弹性数。
2022-04-21 physics.flu-dyn
Relativistic Centrifugal Instability
在中央发动机附近，许多天体物理喷射机预计将绕着它们的轴线旋转。在更远的地方，它们预计将经历精炼和再结晶的过程。在这两种情况下，流动沿着凹面流动，因此，它受到离心力的影响。众所周知，这样的流动可能经历离心不稳定性（CFI），有许多实验室的例子。最近对来自活动星系核的相对论喷流进行的计算机模拟表明，在这种喷流中，CFI可能主导与速度剪切相关的开尔文-亥姆霍兹不稳定性（Gourgouliatos和Komissarov 2018）。在这封信中，我们概括了瑞利标准CFI在旋转流体相对论流动使用启发式分析。我们还提出了计算机模拟的结果，支持我们的分析标准的情况下，界面分离两个均匀旋转的圆柱形流。我们讨论了CFI和Rayleigh-Taylor不稳定性在弯曲流线流动中的区别。
2018-01-31 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Rotating Curved Spacetime Signatures from a Giant Quantum Vortex
University of Nottingham（诺丁汉大学）；King’s College London, University of London（伦敦国王学院，伦敦大学）；Perimeter Institute（珀杜研究所）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
本文研究了通过超流体实现旋转弯曲时空的稳定性，展示了巨量量子涡的形成及其在模拟黑洞环状回波中的应用。
2024-01-23 gr-qc physics.flu-dyn
Effect of a shear flow on the Darrieus-Landau instability in a Hele-Shaw channel
本研究针对窄Hele-Shaw通道内的预混火焰，结合多种不稳定性机制，分析了剪切流引发的各向异性Taylor弥散对不同传播方向火焰稳定性的影响，揭示了无重力下弯曲火焰的涡量产生机制。
2024-08-15 physics.flu-dyn
Effect of fiber curvature on gas diffusion layer two-phase dynamics of a proton exchange membrane fuel cell
本研究针对质子交换膜燃料电池不同纤维曲率GDL的两相流动力学问题，通过随机重构与两相模拟，揭示纤维曲率对孔隙结构、水传输及界面特性的影响，为GDL设计优化提供依据。
2023-12-19 physics.flu-dyn
The Saffman-Taylor problem on a sphere
Saffman-Taylor问题解决了当两个不混溶的粘性流体在两个平行平板之间的窄间隙中移动时，分离两个不混溶的粘性流体的界面的形态不稳定性（Hele-Shaw单元）。在这项工作中，我们扩展了经典的Saffman-Taylor的情况下，通过考虑两个弯曲，紧密间隔，同心球（球形Hele-Shaw细胞）之间的流动。我们推导了界面扰动振幅的模式耦合微分方程，并研究了线性和非线性流动状态。的球形细胞（正）的空间曲率上的界面图案的形状的效果进行了研究。我们表明，流体-流体界面的稳定性是敏感的表面的曲率。特别是，它被发现，积极的空间曲率抑制指尖分裂。简要讨论了弱负曲面上的Hele-Shaw流。
2000-12-01 cond-mat.soft math-ph math.MP
Three Important Theorems for Fluid Dynamics
新提出的“能量梯度理论”，物理上解释了剪切流中的流动不稳定性和湍流转捩现象，并已被证明是有效的平行流，在这项研究中被扩展到弯曲流。在此基础上，推导出了流体动力学的三个重要定理。这些定理是：（1）势流（无粘无旋）是稳定的; (2)无粘旋转（非零涡度）流是不稳定的。(3)当系统无功输入或输出时，无论是无粘流动还是粘性流动，具有拐点的速度剖面都是不稳定的。这些定理是首次推导出来的，对于理解湍流的产生和解释复杂流动具有重要意义。从这些结果可以得出结论，经典的瑞利定理（1880年）的弯曲速度不稳定性的无粘流是不正确的，这是持续了一个多世纪。结果表明，无论是无粘流动还是粘性流动，速度分布拐点的存在都是流动不稳定的充分条件，而不是必要条件。解决了粘度的双重作用的悖论：粘度只有稳定的作用。这一悖论的产生是由于线性分析的无粘流的瑞利定理是不正确的。
2007-05-08 physics.class-ph physics.flu-dyn
Lyapunov spectra instability of chaotic dynamo Ricci flows in twisted magnetic flux tubes
以前Casetti，Clementi和Pettini [ \textbf{Phys.Rev.E \textbf{54},6,(1996)} ]利用黎曼几何研究了几个Hamilton系统的Hamilton流的李雅普诺夫谱。基本上，李雅普诺夫稳定性分析被取代的里奇截面曲率分析。在这份报告中，我们应用Pettini的几何框架，以确定一个扭曲的磁通量管的势能，从其弯曲的黎曼几何。实际上，扭曲磁通量管的李雅普诺夫指数与黎曼度量张量有关。管内的哈密顿流实际上是由扭曲的磁通量管中的Perelman Ricci流约束给出的，其中与MFTs中的Ricci流方程相关联的Ricci张量的Lyapunov本征值谱导致沿着管的环形方向的有限时间Lyapunov指数拉伸和沿着管的径向方向的收缩。的MFTs的Jacobi方程示出有一个恒定的截面Ricci曲率，使我们能够计算的Jacobi-Levi-Civita（JLC）测地偏差的传播线管歧管和混沌行动，通过其最大的李雅普诺夫指数。通过对扭曲MFT的频谱分析，发现其大指数为正，且与管内的随机径向流成正比，从而抑制了混沌的发生。扭曲流的随机性使人想起这里讨论的类似于Shukurov、Stepanov和Sokoloff最近关于Moebius流发电机作用的工作[ \textbf{Phys Rev E 78 (2008)} ]。本文所讨论的扭曲磁通管中的发电机作用也可作…
2008-12-03 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
