Subcritical transition to turbulence in wall-bounded flows: the case of plane Poiseuille flow
在有壁流动中，层流状态保持线性稳定的雷诺数的大值，而与非线性湍流的解决方案，从有限振幅扰动发出竞争。通过数值模拟，更具体地考虑了平面通道流（平面Poillille流）向湍流的转变。以前相互矛盾的意见是和解注意到，二维定向渗流的情况下，预期的湍流衰减可能会中断的一个破环分叉有利于本地化的湍流带。在过渡范围的另一端，一项初步研究表明，层流湍流模式留下了空间，以一个无特征的制度超出了一个明确的阈值，以确定与精度。
2019-04-07 nlin.PS physics.flu-dyn
Localized layers of turbulence in stratified horizontally sheared Poiseuille flow
本文通过直接数值模拟研究水平剪切泊肃叶流中垂直分层流动的非线性不稳定性，揭示谐波共振导致的二次分岔与对称性破缺，并发现远离阈值时流动呈现间歇性爆发，形成局域化分层湍流层与静止波区共存的动力学特征。
2022-12-13 physics.flu-dyn
From travelling waves to mild chaos: a supercritical bifurcation cascade in pipe flow
我们研究了一系列的过渡管Poilluille流，导致从简单的行波波与混沌的时间依赖性。分叉级联的起源处的波具有平移反射对称性，并且具有轴向和方位向的周期性，波数分别为κ = 1.63和n = 2。随着雷诺数的增加，连续的过渡导致广泛的时间依赖的解决方案，包括螺旋，调制旅行，调制螺旋，双调制螺旋和轻度混沌波。我们发现，后者的春天从两个移位反射对称调制行波的稳定和不稳定的不变流形的异宿纠缠。由此产生的混沌集被限制在有限的雷诺数范围内，由流形相切的发生。这里研究的状态属于一个子空间的离散对称，这使得许多分叉和路径跟踪的调查提出了技术上可行的。然而，我们预计，大多数的现象进行到完整的状态空间，从而提出了一种机制的形成和分裂的不变状态，可以维持湍流动力学。
2011-10-06 nlin.CD physics.flu-dyn
Harbingers and latecomers - The order of appearance of exact coherent structures in plane Poiseuille flow
在平面Poillille流（PPF）中，向湍流的转变与精确相干结构的存在有关。与其他剪切流不同，PPF具有许多与过渡相关的不同相干态。在这里，我们讨论了不同的状态，比较临界雷诺数和最佳波长的外观，并探讨在恒定的质量流量或恒定的压力降的流量之间的差异。这里引用的雷诺数是基于平均流速，指的是恒定的质量通量，恒定压降的雷诺数总是更高。Tollmien-Schlichting波从$Re=5772$处的层流剖面亚临界分叉，并向下到达$Re=2609$（在不同的最佳波长处）。它们的局部对应部分在甚至更低的值$Re=2334$处分叉。三维精确解出现在低得多的雷诺数。我们描述了一个精确解，该解是展向局部化的，并且具有临界雷诺数$316$。与平面Couette流的比较表明，这可能是PPF中精确相干结构的最低雷诺数。这种状态的流向局部版本需要更高的雷诺数，最低的分叉发生在$Re=1018$附近。
2016-05-12 physics.flu-dyn
Bifurcations and chaos in large Prandtl-number Rayleigh-Bénard Convection
利用伪谱直接数值模拟的一些重要模式，建立了一个低维的大普朗特数（$P$）Rayleigh Bénard对流模型.详细的$P=6.8$和$2\sqrt{2}$的长宽比的低维模型的分岔分析揭示了丰富的不稳定性和混沌图片：稳定滚动，时间周期性，准周期性，锁相，混沌，和危机。分叉分析还揭示了多个共存的吸引子，以及混沌后具有时间周期性的窗口。低维模型的结果与过去的一些模拟和实验结果非常接近，他们通过准周期和锁相观察到RBC中的混沌。
2009-10-09 physics.flu-dyn
Symmetry breaking perturbative flows to retrieve resonant modes in plane shear layers
我们提出了一个简单的计算程序，以解决退化，这总是存在于与无限范围的通道的流体运动的背景。该程序被施加到阐明的分支结构的特定情况下，横向加热的流动与添加的扰动Poietille流分量。引入对称性破缺扰动作为最简单的缺陷改变了原来的剪切流的分叉树。结果发现，以前未知的高阶非线性解的未扰动流，而无需执行经典的稳定性理论。
2020-05-01 physics.flu-dyn
Swirling and snaking, 3D oscillatory bifurcations of vesicle dynamics in microcirculation
囊泡是一种柔软的弹性体，具有独特的机械性能，如抗弯曲性，膜流动性，以及它们强大的变形能力，模仿生物细胞的一些特性。虽然以前的三维（3D）的研究已经确定了固定的形状，如拖鞋和轴对称的，我们报告了一个完整的相图的3D囊泡动力学在有界Poietille流与两个振荡动力学，3D蛇形和漩涡。三维蛇形运动的特点是质心的平面振荡运动和形状变形，这是不稳定的，并导致漩涡或拖鞋。超临界分岔产生旋涡。质心沿螺旋线移动，保留的形状自身滚动并围绕流动方向旋转。旋转可以与拖鞋共存。
2021-06-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Takens-Bogdanov bifurcation of travelling wave solutions in pipe flow
本文详细地研究了管道Poietille流中与基本抛物型剖面不连通的行波型解的出现。由于其特殊的稳定性，我们专注于2倍方位周期子空间中的解决方案，但我们的发现与其他解决方案以及。采用时间步进、自适应Krylov-Newton方法和Arnoldi迭代法计算和分析相对平衡点的稳定性，以及鲁棒的伪弧长延拓方法，我们展开了一个双零（Takens-Bogdanov）分叉情形作为雷诺数（Re）和波数（k）的函数.这种情况下扩展，包括高阶项的正常形式，占超临界调制波的出现从上分支的解决方案在退化的Hopf分叉。这些波预计将消失在鞍环分叉碰撞后，与低分支的解决方案，从而留下稳定的上分支的解决方案，其随后的二次分叉可能有助于形成的相空间结构，所需的湍流动力学在较高的Re。
2010-02-08 physics.flu-dyn
Simulation of flux expulsion and associated dynamics in a two-dimensional magnetohydrodynamic channel flow
本文研究了在平均压力梯度作用下，外加零均值流向周期性磁场的导电流体平面槽道流动。磁通量驱逐和相关的分叉在这样的配置探索使用直接数值模拟（DNS）。研究了哈特曼状态（其中主导平衡是通过洛伦兹力）和波依维耶状态（其中粘性效应起重要作用）中的流和磁场的结构，并与Kamkar和Moffatt（J. Fluid.机械、Vol.90，pp 107-122，1982）来评估模型的有效性。比较表明，该模型与DNS在哈特曼政权的良好协议，但显着的差异时，非线性效应变得重要的Poietille政权。研究了磁场雷诺数、外加场波数等参数对流动分叉的影响。动态失控过程中发生的磁场线重联揭示了一个特定的两步模式，导致在核心区域的磁通量逐渐驱逐。
2015-05-09 physics.flu-dyn
Chaotic transients and hysteresis in an $α^{2}$ dynamo model
通过对三维磁流体动力学方程的数值模拟，研究了非线性发电机中混沌瞬态的存在。通过使用的动力学螺旋度的流作为控制参数，滞后井喷分岔是负责过渡到发电机，导致突然增加的吸引子的磁能。当螺旋度减小时，这种高能磁流体吸引子在边界危机中突然被破坏。井喷分岔和边界危机产生长的混沌瞬态，分别是由于一个混沌鞍和一个相对的混沌吸引子。
2020-10-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
High dimensional tori and chaotic and intermittent transients in magnetohydrodynamic Couette flows
本研究通过磁化球形库埃特问题，探究高维不变环面分岔序列引发的混沌瞬态与间歇行为，发现危机事件破坏混沌吸引子并产生瞬态，且不稳定环面参与演化，其中一种序列呈现开-关间歇性。
2023-01-19 nlin.CD physics.flu-dyn
Instability in electromagnetically driven flows Part I
对环形通道内行波磁场驱动的磁流体流动进行了数值研究。对于足够大的磁雷诺数Rm，或者如果外部施加足够大的压力梯度，则系统经历不稳定性，其中通道中的流速从与波同步急剧下降到小得多的速度。这种过渡的形式的鞍结分岔的时间平均量。在第一篇论文中，我们描述了分叉的特征，并研究了流动作为多个参数的函数的稳定性。我们发现，分叉的流动涉及Poiquilille和哈特曼的制度之间的双稳态，并依赖于磁通量驱逐。根据这一观测结果，对失速不稳定性的发生作出了新的预言。
2016-02-05 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Symmetry-Constrained Exact Coherent Structures in Plane Poiseuille Flow
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）
本文通过牛顿-克罗内克-钩步求解器，在四个对称不变子空间中计算出五个新的平面泊肃叶流精确相干结构，包括两个相对周期轨道和三个行波，揭示了其在雷诺数和 spanwise 周期下的持续性及稳定性特征。
2026-03-27 physics.flu-dyn
Periodic orbits near onset of chaos in plane Couette flow
我们跟踪了平面Couette流中相干态的二次分叉，并表明它们经历了一个不完全的周期性加倍级联，以危机分叉结束。我们引入了一个符号动力学的轨道，并表明，存在的落入所描述的大都市，斯坦和斯坦单峰映射的普遍序列。周期轨道覆盖了大部分的湍流动力学，因为它们的时间演化在投影到由能量产生和耗散跨越的平面上时与湍流运动重叠。
2013-11-01 physics.flu-dyn
Pattern preservation during the decay and growth of localized wave packet in two-dimensional channel flow
本文从理论和数值两方面研究了二维平面Poillille流中局域波包（LWP）的衰减和增长。当雷诺数（$Re$）小于某一临界值$Re_c$时，LWP扰动动能$E_k$随时间单调减小，并经历了初始陡降期、最终陡降期和中间平台期3个衰减阶段。衰减LWP的较高初始$E_k$对应于较长寿命。根据模拟，寿命按$(Re_c-Re)^{-1/2}$缩放，指示当$Re$接近$Re_c$时寿命的发散，这是被称为“临界减速”的现象。通过提出模式保持近似，即演化LWP的积分运动学性质（如扰动拟能）与$Re$和$E_k$的单值函数无关，扰动动能方程可以转化为经典的鞍结分岔微分方程，由此可以导出衰变LWP的寿命，支持$-1/2$标度律.此外，通过应用模式保持近似和积分运动学性质获得的$Re<Re_c$，雷诺数和相应的$E_k$的整个下支，转折点，并与$E_k<0.15$的上支LWP成功地预测与扰动动能方程，表明模式保持是这种局部过渡结构的内在特征。
2022-04-05 physics.flu-dyn
An improved model for reduced-order physiological fluid flows
基于脉冲流方程（Pulsed Flow Equations，PFE），通过对动量方程的轴向分量在Womersley速度剖面上积分，得到了一个动量方程，其系数是空间变量的光滑函数，从而建立了一个改进的一维数学模型。由此产生的动量方程以及连续性方程和压力-面积关系形成我们的降阶模型的生理流体流动在一个维度上，并旨在提供准确和快速计算的全球模型的生理系统表示为网络的准一维流体流动。随后的非线性耦合方程组的Lax-Wendroff计划求解，然后应用到一个开放的模型动脉网络的人体血管系统包含最大的55动脉。建议的模型与功能系数相比，目前的经典一维理论，假设稳态哈根Poiffille速度分布，抛物线或插头状，在整个动脉树。还分析了动量方程中的非线性项和网络中分叉点的不同策略以及远端端点的各种集总参数流出边界条件的影响。结果表明，该模型可以作为一个有效的工具，用于调查降阶模型的生理系统中的流动的动力学，特别是，将是一个很好的候选人的一维，系统级组件的几何多尺度模型的生理系统。
2012-12-02 physics.flu-dyn
Nonlinear spatiotemporal instabilities in two-dimensional electroconvective flows
本文研究了通流对两平板间介电液体二维电流体力学（EHD）流动的影响，作为进一步理解电场存在下流体力学的模型问题。液体受到来自底板的强单极电荷注入和沿流向方向的压力梯度的影响。高精度的数值模拟和弱非线性稳定性分析的基础上的多尺度扩展和振幅扩展方法被用来解开非线性时空不稳定机制，在这个组合流。我们发现通流使EHD流动中的磁滞回线变窄。在脉冲响应的数值模拟中，非线性区域内的波包的前缘和后缘与线性波包的前缘和后缘一致，这一结果也与自然对流中的结果进行了验证。此外，由于EHD-Poiffille流的分叉具有亚临界性质，因此在亚临界区域存在非线性有限振幅解，并且我们的计算表明它们是对流不稳定的。Ginzburg-Landau方程（GLE）是由准静电极限下的纳维-斯托克斯方程和Maxwell方程的弱非线性展开式导出的，它可以作为一个物理降阶模型来研究这种流动的时空动力学。我们发现，使用振幅展开方法计算的GLE中的系数可以预测的绝对增长率，即使当参数远离线性临界条件，与本地色散关系相比，而来自多尺度展开方法的GLE的有效范围仅限于线性临界条件附近。
2022-02-02 physics.flu-dyn
