Enhanced clamshell swimming with asymmetric beating at low Reynolds number
在低雷诺数下，单根柔性细丝可以脱离扇形定理，产生净推进力。在这项工作中，我们研究了一个简单的边界驱动的多丝游泳者，双臂蛤壳驱动的铰链点，使用非局部细长体近似与充分的水动力相互作用的动力学。首先考虑由具有内曲率的柔性细丝组成的弹性蛤壳，然后建立由具有不同形式响应力矩的不同机械接头连接的刚性段组成的分段模型。该系统的简单性使我们能够充分探索各种参数对游泳性能的影响。确定了最佳夹角和弹粘数。分段模型捕捉弹性蛤壳的特征动力学。我们进一步证明了如何游泳性能可以显着提高由偏置扭矩引起的非对称跳动模式。
2022-03-04 physics.flu-dyn
Cascades and Reconnection in Interacting Vortex Filaments
在高雷诺数下，两个涡流管之间的相互作用导致强烈的速度梯度，这是流体湍流的核心。这种涡量放大是通过初始涡管的两种不同的不稳定性机制产生的，假设是反平行的，并具有镜像对称平面。在中等雷诺数下，管通过Crow不稳定性而不稳定，非线性发展导致芯体强烈压扁成薄片。然后，这些片材预锻成长丝，长丝可以重复该过程。在较高的雷诺数下，不稳定性通过椭圆不稳定性进行，产生垂直于原始管方向的涡流管。在这项工作中，我们表明，这些相同的过渡之间的乌鸦和椭圆形不稳定性发生在中等雷诺数时，我们改变两个直涡管之间的初始角$β$。我们证明了当两个管之间的角度接近于$π/2$时，管之间的相互作用导致薄涡面的形成。这些片的随后的破裂涉及成对片的扭曲，随后出现小尺度涡旋结构的局部云。在两个管之间的角度$β$的值较小时，击穿机制改变为椭圆级联状机制。而两个涡的相互作用取决于初始条件，细尺度涡结构的快速形成似乎是一个强大的功能，可能是普遍的非常高的雷诺数。
2021-02-22 physics.flu-dyn
Particles held by springs in a linear shear flow exhibit oscillatory motion
本文研究了在低雷诺数剪切流中，由线性弹簧夹持的小球在相邻位置的动力学行为。流动拉长珠粒，并且剪切梯度与球体之间的流体动力学相互作用的非线性行为的相互作用在大的参数范围内导致分叉到令人惊讶的振荡珠粒运动。的参数范围，其中该分叉是超临界或亚临界，被确定。
2006-06-01 physics.flu-dyn
Enhanced low-Reynolds-number propulsion in heterogeneous viscous environments
一段时间以来，人们已经知道一些微生物可以在高粘度的凝胶形成聚合物溶液中游得更快。这些凝胶状介质开始模拟这些微生物在体内遇到的高粘性异质环境。Berg和Turner [Nature（London）278，349（1979）]首次对这一现象给出了定性解释，认为推进增强是鞭毛推动在某些聚合物溶液中形成的准刚性松散聚合物网络的结果。受这些观察的启发，考虑了嵌入不可压缩牛顿液体中的固定障碍物稀疏阵列组成的非均匀粘性介质中的无惯性推进。它表明，对于规定的推进步态，包括传播的表面扭曲和旋转的螺旋丝，推进速度提高时相比，在纯粘性溶剂中游泳。它还表明，运动在非均匀粘性介质的特点是提高流体动力学效率。严格的数值模拟的旋转螺旋灯丝推进通过一个随机稀疏阵列的固定障碍物的结果是在密切的协议与预测的建议的阻力理论的基础上有效介质近似。
2009-11-29 physics.bio-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
Quantfying rich patterns in agglomeration of floating beads
宏观球形粒子在法拉第驻波上自发地形成丰富的图案。这些模式被发现遵循一个非常系统的趋势，取决于漂浮物浓度$ϕ$：相同的漂浮物，积累在振幅最大值（波腹）的波在低$ϕ$，令人惊讶地移动到节点线时，$ϕ$是超过一定的值。更详细地说，在低$ϕ$下的圆形不规则堆积的波腹簇让位于在中间$ϕ$下的松散堆积的网状结构，然后是在高$ϕ$下的密集堆积的网格状节点簇。在这里，我们使用度量分析成功地表征了这些丰富图案的形态，即，Minkowski泛函我们修改的闵可夫斯基泛函，使我们能够测量的物理量的集群，如面积，周长和纵横比。
2014-05-08 cond-mat.dis-nn 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
Ferro-hydrodynamics of droplet necking filaments
Hydrodynamics and Thermal Multiphysics Lab (HTML), Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校机械工程系水动力学与热多物理实验室）
研究通过磁场调控铁流体纤维的细颈和拉伸行为，揭示磁诱导微结构对非牛顿流体特性的影响。
2025-12-22 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
The sedimentation of flexible filaments: Trajectories, particle clouds and a buckling instability
在这个流体动力学视频中，我们探索了一系列不同的可能的动态柔性长丝在粘性流体中沉积。与时间相关的形状和轨迹的细丝的确定分析和数值平衡的粘性，弹性和重力在细长体理论为零雷诺数流动。动力学的特点是由一个单一的无量纲的弹性引力数。视频显示了细丝松弛和重新取向的过程，粒子云的形成，最后是屈曲不稳定性。
2013-10-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Methods for suspensions of passive and active filaments
柔性细丝和纤维是出现在许多生物和工业环境中的重要复杂流体的基本组成部分。直接模拟这些系统，捕捉运动和变形的许多浸没在悬浮液中的细丝仍然是一个艰巨的计算挑战，由于复杂的，耦合的流体-结构的相互作用的所有细丝，与细丝弯曲的数值刚度，以及各种约束，必须保持细丝变形。在本文中，我们解决这些挑战，通过描述长丝运动学使用四元数来解决弯曲和扭曲，应用隐式时间积分来减轻数值刚度，并使用拟牛顿方法来获得所产生的非线性方程组的解决方案。特别是，我们采用几何时间积分，以确保四元数保持单位的细丝移动。我们还表明，我们的框架可以用于各种模型和方法，包括无矩阵的快速方法，解决低雷诺数流体动力学相互作用。我们提供了一系列的测试和示例模拟，以证明我们的方法的性能和可能的应用。最后，我们提供了一个链接到MATLAB/Octave实现我们的框架，可以用来了解更多关于我们的方法，并作为灯丝模拟的工具。
2020-09-24 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Beads, bubbles and drops in microchannels: stability of centered position and equilibrium velocity
理解和预测微流体中分散的微物体的动力学在许多自然，工业和技术情况下是至关重要的。在本文中，我们的实验特征的平衡速度$V$和横向位置$\varepsilon$的各种分散的微物体，如珠，气泡和液滴，在一个前所未有的宽范围的参数的圆柱形微通道。通过系统地改变无量纲物体的大小（$d \in [0.1; 1]$），粘度比（$λ\in [10^{-2}; \infty[$），密度比（$φ\in [10^{-3}; 2]$），雷诺数（$\Re \in [10^{-2}; 10^2]$）和毛细管编号（$\text{Ca} \in [10^{-3}; 0.3]$），我们提供了一个一般性的研究探索各种动力学从不可变形的粘性制度，可变形的粘惯性毛细管制度，从而能够突出惯性和毛细管效应对横向迁移的单独和组合作用。实验进行了比较，以及同意与一个稳定的三维Navier-Stokes模型的不可压缩两相流体，包括惯性和可能的界面变形的影响。该模型使实验合理化，并提供了一个详尽的参数分析的主要参数的影响的问题，主要是在两个方面：中心位置的稳定性和速度的分散对象。有趣的是，我们提出了一个有用的相关性为对象的速度$V$作为$d$，$\varepsilon$和$λ$的函数，在$\text{Re}=\text{Ca}=0$限制，但实际上有效的$\text{Re}$和$\text{Ca}$在线性制度的值的较大范围内。
2022-11-17 physics.flu-dyn
Experimental and numerical study of the dynamics of sedimenting pairs of semi-flexible fibers close to attractive `aligned' relative configuration
Institute of Fundamental Technological Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院基础技术研究所）
研究重力作用下粘性流体中两根短半柔性纤维沉降动力学，通过实验记录运动与形变，数值模拟考虑不同初始条件，证实接近的半柔性沉降纤维对齐构型具吸引性。
2026-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Efficient Implementation of Elastohydrodynamics via Integral Operators
几何非线性柔性细丝的动力学在许多生物过程中起着重要作用，从鞭毛驱动的细胞运输到复杂流体的聚合结构。由于与不可扩展性约束相关的数值刚度以及高阶偏微分方程的非平凡边界条件，这些问题在历史上一直是计算昂贵的。最近发现，通过切线角中的积分方程来制定细丝形状演变的问题，可以大大减轻这种数值刚度。本手稿的贡献是使非本地的多个细丝的相互作用的模拟在计算上有效的方式使用正则化stokeslet在这个框架内的方法。所提出的方法是基准对非本地珠和链接模型，最近的代码利用当地的阻力速度法。系统的多个细丝（1）在一个背景流体流，（2）在一个恒定的体力，（3）进行积极的自我运动有效地建模。屈曲不稳定性进行了分析，通过检查不断变化的细丝曲率，以及粗粒化的身体框架的切线角使用切比雪夫近似的各种选择的相关的无量纲参数。从这些实验中，洞察力的纤维相互作用可以促进屈曲，并进一步揭示了复杂的流体动力学从这些相互作用的纤维阵列。通过检查积极的时刻驱动的细丝，我们调查蠕虫和精子一样的游泳者的速度为不同的管理参数。MATLAB（R）实现作为一个开源库提供，可以灵活扩展交替离散化和不同的周围流。
2019-10-03 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Snapping elastic disks as microswimmers: swimming at low Reynolds numbers by shape hysteresis
我们说明了一个概念的形状变化的microswimmer，它利用了弹性物体的形状过渡的滞后，通过一个弹性盘进行循环局部肿胀。如果弹性物体浸入粘性流体中，以完全时间可逆的方式驱动滞后形状转变的控制参数会产生非时间可逆的形状序列和净游泳运动。我们证明了这一概念与microswimmer，这是一个扁平的圆形弹性磁盘，经历了一个过渡到一个圆顶状的形状，通过局部肿胀的内部磁盘。这种形状转变的控制参数是圆盘材料的标量膨胀因子。通过在中心区域具有附加吸引相互作用的固定外部框架，平坦形状和圆顶状形状之间的形状过渡变得滞后，并且类似于扇贝的滞后打开和关闭。采用斯托克斯动力学模拟的离散版本的磁盘，我们表明，游泳者有效地移动到开放的圆顶在粘性流体的方向，如果膨胀参数是在时间可逆的方式改变。游泳机制可以定性地再现一个简单的9珠模型。
2020-12-28 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Scaling law for a buckled elastic filament in a shear flow
本文研究粘性剪切流中弹性细丝的三维屈曲，基于欧拉-伯努利梁模型，推导出特征函数波数对参数χ̃的平方根标度律，并通过数值模拟验证。
2024-03-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bundling of elastic filaments induced by hydrodynamic interactions
周毛细菌通过旋转多个螺旋鞭毛细丝在粘性流体中游动。当细菌向前游动时，它所有的鞭毛在细胞后面以螺旋束的形式同步旋转。当细菌改变方向时，鞭毛丝会在短时间内解开并重新定向细胞，然后恢复其捆绑状态并恢复游泳。这种快速成束和解束的核心是一个机械过程，其中流体动力学相互作用与弹性平衡，以确定随时间变化的长丝变形。受此生物物理问题的启发，我们在本文中提出了什么也许是最简单的捆绑模型，其中两个，或多个，直弹性长丝沉浸在粘性流体绕着它们的中心线旋转，诱导旋转流动，往往弯曲的长丝围绕对方。我们推导出一个积分微分方程的形状产生的机械平衡在低雷诺数的粘性流体中的细丝。我们表明，这样的方程可以评估渐近解析的长波长限制，导致一个局部偏微分方程由一个单一的无量纲捆绑数。由模型预测的动态的数值研究揭示了两个配置不稳定性的存在下，随着捆绑数的增加：首先到一个交叉状态，其中长丝在一个点接触，然后到一个捆绑状态，其中长丝缠绕沿彼此在一个螺旋的方式。接下来，我们提供了一个直观的物理模型的交叉不稳定性，并表明，它可以用来预测分析其阈值，并适应于解决过渡到捆绑状态。然后，我们使用一个宏观尺度的实验实施的双灯丝配置，以验证我们的理论预测，并获得良好的协议。
2017-11-15 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Turbulent properties of stationary flows in porous media
本研究通过粒子跟踪测速技术，发现多孔介质中稳态流动在中等雷诺数下表现出类似经典湍流的多尺度动力学，并测得“多孔”科尔莫戈罗夫常数，为理解多孔介质中的混合与输运提供了新视角。
2023-10-12 physics.flu-dyn
Deformation of an elastic body in low Reynolds number transport: Relevance to biofilm deformation and streamer formation
在本文中，我们得到的分析结果内的剪切应力分布的弹性体放置在低雷诺数运输。问题定义受到最近一项实验研究的启发（Valiei等人，Lab Chip，2012，12，5133-5137），其报道了在圆柱形刚性微柱上形成的细菌生物膜的流动触发变形为称为流光的长丝状结构。在我们的分析中，我们考虑一个有限厚度的弹性体（形成一个边缘）放置在一个刚性圆柱体上，即，我们在实验中模拟生物膜结构。我们考虑Oseen流动解来描述低雷诺数下圆柱形弹性结构的输运。弹性结构内部的应力和应变分布被发现是位置，泊松比，初始厚度的弹性边缘和流动驱动的剪切应力的弹性体的剪切模量的比率的函数。更重要的是，这些分析，这可以被视为第一个正式的分析，以了解与生物膜流光形成相关的流体-结构-相互作用的问题之一，帮助我们解释几个定性方面与流光形成在不同的实验报告。
2015-01-11 physics.flu-dyn
Dynamics of flexible fibers in confined shear flows at finite Reynolds numbers
本文扩展了FPD方法并结合LBM的MRT格式，数值研究了有限雷诺数下二维库埃特流中柔性纤维的动力学，发现弱受限和小雷诺数下存在三种翻滚轨道，且增加雷诺数或受限强度会阻碍纤维翻滚。
2023-02-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The sedimentation of flexible filaments
本文用解析和数值方法研究了柔性细丝在粘性流体中的沉降动力学。沉积刚性杆的研究情况相比，细丝的顺应性的引入被证明会导致显着的改变，在长时间的沉积方向和细丝的几何形状。通过平衡零雷诺数流动的细长体理论中的粘性力、弹性力和重力来开发模型，并且细丝动力学的特征在于无量纲的弹性重力数。考虑了非均匀和均匀横截面厚度的细丝。在弱柔性制度，多尺度渐近展开用于获得细丝的平移，旋转和形状的表达式。这些都显示出与完整的数值模拟非常匹配。此外，我们表明，与刚性对应物不同，沉降柔性细丝的轨迹仅限于其包络由弹性引力数确定的云。在高度灵活的制度，我们表明，沿其长轴沉降的细丝是容易屈曲不稳定。线性稳定性分析提供了色散关系，清楚地说明了在屈曲过程中压缩应力和恢复弹性力的竞争效应。的不稳定性旅行作为一个波沿长丝的重力方向相反，因为它的增长和预测的增长率相比，有利的数值模拟。控制方程的线性本征模也进行了研究，这与模拟中出现的有限振幅屈曲形状吻合得很好。
2013-06-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analytical solutions to slender-ribbon theory
细长带的低雷诺数流体动力学准确地捕捉细长带理论，渐近解的斯托克斯方程，假设三个长度尺度特征的带是很好地分离。在本文中，我们表明，位于无限流体中的孤立的带状物的宽度上的力分布可以确定分析，而不管带状物的形状。这反过来又将细长带理论方程中的表面积分减少到类似于细长体理论中产生的线积分，以确定细丝的动力学。这个结果，然后被用来推导出解析解的刚性板椭球和带状环面的运动，并提出一个带状连续力理论，从而延长连续力理论的细长细丝。
2017-07-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Elasto-Hydrodynamic Propulsion of a Magnetically Actuated Filament
Clark University（克拉克大学）；Universidade Federal da Bahia（巴伊阿联邦大学）
研究粘性流体中振荡磁场驱动的细长弹性细丝的低雷诺数推进，采用耦合欧拉-伯努利梁力学与阻力理论的弹性-流体动力学框架，发现游泳速度在细丝长度与弹性-流体动力学长度同量级时最大。
2026-07-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Data-driven low-dimensional model of a sedimenting flexible fiber
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
针对柔性纤维动力学全物理模拟计算成本高的问题，提出结合自编码器与神经ODE的数据驱动低维模型，仅用4个自由度即可高精度表征不同弹重数下沉降纤维的形状演化。
2024-05-16 cs.LG physics.flu-dyn
A hydrodynamic slender-body theory for local rotation at zero Reynolds number
细长物体在微尺度流动问题中是常见的，从柔软的可变形传感器到生物细丝，如鞭毛和纤毛。虽然许多研究都集中在这些细长体的局部平移运动，相对较少的关注已给予局部旋转，即使它可以是运动的主要组成部分。在这项研究中，我们探讨了一个经典的动机anananomaly旋转细长体周围的Stokes流通过叠加rotlet奇点，这使得我们提出了一个替代anomaly，占平移和旋转。通过一个渐近分析，是由数值例子支持，我们确定这些流ansatzes捕获的流体速度在细长体的表面的适用性，假设局部轴对称的对象，但允许的横截面半径随arclength变化。除了正式证明所提出的细长体ansatzes，这种分析揭示了一个显着简单的局部角速度和施加在身体上的扭矩，我们称之为阻力矩理论之间的关系。虽然让人想起经典的阻力理论，这种局部关系被发现是代数准确的细长体的纵横比，即使当翻译是存在的，是有效的，并要求每当本地旋转有助于在领先的渐近秩序的表面速度。
2023-02-02 physics.flu-dyn
Propulsion Contribution from Individual Filament in Flagellar Bundle
本研究通过宏观实验和数值模拟分析鞭毛成束过程中的推进力，发现两根丝状体束的总推进力在不同相位差下恒定，但单根螺旋的推进贡献受相位差显著影响，为理解微生物运动机制和设计人工微型游泳者提供了新模型。
2024-07-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamics of circular arrangements of vorticity in two dimensions
两个同号涡的合并是一个研究得很好的问题，但在湍流中，我们经常会有两个以上的同号涡相互作用。我们研究了三个或三个以上相同的同向旋转涡的合并，最初安排在一个正多边形的顶点。在低到中等雷诺数，我们发现一个额外的阶段，在合并过程中，没有在合并的两个涡，在那里形成一个环形涡结构，是长寿的。因此，涡合并的速度大大减慢。在热带气旋的研究中，这种环形涡旋在雷诺数高得多的情况下是已知的，人们注意到它会预锻成单独的涡旋。在前环形阶段，粘性流中的旋涡结构在这里被发现以类似于无粘性情况下的方式倾斜和重新排列，但在后者中可见的明显的细丝在前者中几乎不存在。有趣的是，在更高的雷诺数，合并的奇数涡被发现进行非常不同的偶数。前一个过程是快速和混乱的，而后者通过配对事件进行得更慢。环形涡的形式是广义的Lamb-Oseen涡（GLO），并向内扩散，直到形成标准的Lamb-Oseen涡。对于较低的雷诺数，数值（完全非线性）的GLO涡的演变完全遵循的分析演变，直到合并。在较高的雷诺数，环经历的不稳定性，其非线性阶段表现出显着的差异，偶数和奇数模式的干扰。希望本研究结果，即多涡合并是定性的两个涡的合并不同，将激励研究如何多涡相互作用影响二维湍流中的逆叶栅。
2016-06-21 physics.flu-dyn
Quantum vortex in a fluid flow: negative effective mass and a novel mechanism for turbulence formation
Institute of Digital Technology, Togliatti State University（托利亚蒂国立大学数字技术研究所）
研究无限圆柱管内量子涡旋环的能量谱，发现负有效质量态和极大有效质量态，提出基于量子雷诺数的湍流判据。
2026-06-16 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Dynamics and fluid-structure interaction in turbulent flows within and above flexible canopies
本文系统研究了完全淹没柔性冠层中细丝柔度对湍流、阻力及流固耦合的影响，刻画了两种拍动态和湍流多层结构，为RANS和LES湍流建模提供依据。
2024-05-14 physics.flu-dyn
Collective dynamics of dense hairy surfaces in turbulent flow
与湍流相互作用的柔性丝状床代表了许多环境现象的基本设置，海流中的水生树冠。利用直接数值模拟在高雷诺数的树冠茎是单独建模，我们提供的证据的基本特征honami/monami集体运动所经历的毛茸茸的表面在一系列不同的灵活性，即，柯西数我们的研究结果清楚地证实，集体运动基本上是由流体流动湍流驱动的，在这方面，冠层具有完全被动的行为。相反，当特别关注展向振荡和/或足够小的柯西数时，与结构响应有关的某些特征在单个座舱盖元件的运动中显现出来。
2023-03-27 physics.flu-dyn
Active learning of constitutive relation from mesoscopic dynamics for macroscopic modeling of non-Newtonian flows
我们模拟复杂的流体通过在飞行耦合的体流变学的底层微观结构动力学。特别是，一个宏观连续模型的聚合物流体的构建没有预先指定的本构关系，而是积极学习从介观模拟，其中明确计算的聚合物链的动力学。为了耦合聚合物流体的宏观流变学和聚合物链的微观动力学，连续介质方法（基于有限体积法）提供瞬态流场作为（介观）耗散粒子动力学（DPD）的输入，并且反过来DPD返回有效的本构关系以闭合连续介质方程。在这个多尺度建模过程中，我们采用主动学习策略的基础上高斯过程回归（GPR），以尽量减少昂贵的DPD模拟，自适应选择的DPD模拟只在必要时进行。数值实验进行了通过圆柱的非牛顿流体，模拟在细观水平的珠弹簧链。结果表明，在雷诺数Re=10时，仅需5次DPD模拟即可实现连续体方程的有效闭合。此外，当Re增加到100时，仅需要一个额外的DPD模拟来构建扩展的GPR通知模型闭包。与传统的消息传递多尺度方法相比，将主动学习方案应用于非牛顿流体的多尺度建模可以显着提高计算效率。虽然这里演示的方法只得到一个局部的粘度从介观模型，它可以扩展到其他多尺度模型的复杂流体的宏观流变学是未知的。
2017-09-19 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Dynamics and statistics of heavy particles in turbulent flows
本文介绍了用直接数值模拟（DNS）方法对含有数百万被动惯性粒子的湍流进行数值模拟的结果。最大泰勒雷诺数约为200。我们认为粒子重得多的载流子流的限制时，斯托克斯阻力占主导地位的动态演变。我们讨论了瞬态和静态制度。在瞬态区域，我们研究了强涡丝中的优先浓度驱动的粒子空间分布的不均匀性的增长。在定常状态下，我们研究了加速度涨落在[0.16：3.3]范围内随Stokes数的变化。我们还比较了我们的结果与纯流体示踪剂（St=0），我们发现一个临界行为的惯性小斯托克斯值。从纯单分散的统计，我们也表征多分散悬浮液与给定的平均斯托克斯。
2006-01-12 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Resistance tensors for aggregate particles with Stokesian dynamics
Aix Marseille Univ, CNRS, IUSTI（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，理论与实验流体力学研究所）；Department of Physics, Wesleyan University（卫斯理安大学物理系）；Department of Physics, Gothenburg University（哥德堡大学物理系）
提出一种基于斯托克斯动力学的高效方法，通过珠子组装计算刚性和柔性聚集粒子的完整阻力与迁移率张量，揭示形状对平移、旋转及与流速梯度耦合的控制作用。
2026-06-15 physics.flu-dyn
