Active Carpets in floating viscous films
本研究针对漂浮黏性薄膜中受限在自由表面与黏度跃变液-液界面间的活性毯，结合理论与数值实验揭示其诱导的流体动力学涨落的三区拓扑结构及大尺度流动结构，阐明受限与流体动力学的相互作用，为多领域提供参考。
2024-04-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
It's Alive! Spontaneous Motion of Shear Thickening Fluids Floating on the Air-Water Interface
在这个流体动力学视频中，我们展示了漂浮在水面上的剪切增稠胶体分散体的细丝的自发随机运动。该流体是气相二氧化硅纳米颗粒在低分子量聚丙二醇（PPG）溶剂中的分散体。没有施加任何外力或外力。观察到的运动是由强表面张力梯度驱动的，因为聚丙二醇从长丝缓慢扩散到水中，导致观察到的马兰戈尼流。通过二氧化硅纳米颗粒和PPG之间的吸引力相互作用，细丝构造夸大了运动。
2013-10-12 physics.flu-dyn
A consistent second-order hydrodynamic model in the time domain for floating structures with large horizontal motions
浮式海洋结构物通常在水平面内表现出低频振荡运动，其振幅与其特征尺寸相同，且大于相应的波频响应，使得惯性坐标系中的传统公式不一致且不太适用。为了解决这个问题，我们扩展和探索一种替代配方完全基于非惯性体固定坐标系。与传统的耐波性模型不同，该公式始终允许大幅度的水平运动。一个基于高阶边界元的数值模型被应用于解决所产生的边界值问题的时域。最近发展的一套新的显式时间积分方法，它不需要使用迎风格式的空间导数，被用来处理对流型自由表面调整条件。为了抑制时间推进过程中自由表面上的弱锯齿不稳定性，我们还提出了基于优化加权最小二乘的新型低通滤波器，该滤波器原则上适用于结构化和非结构化网格。对流方程和低通滤波器的格式也适用于其他工程领域处理类似的数学问题。对于船舶耐波性和附加阻力分析，我们表明，目前的计算模型不需要使用软弹簧的纵荡和摇摆，与传统的模型。对于一个浮式平台，考虑双色入射波，一致地考虑到大的水平运动的影响的重要性被证明。本模型被认为是一个完整的二阶波浪载荷模型，因为所有的二阶波浪载荷，包括和频和差频分量，同时求解。
2021-10-06 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Measuring the local mechanical properties of a floating elastic sheet
针对海冰这类漂浮弹性薄板的局部力学性质测量需求，提出一种基于时空变形提取局部弯曲模量的新方法，经硅膜实验室实验验证，可实现亚波长分辨率的薄板厚度制图。
2025-09-02 physics.flu-dyn
Scattering of flexural--gravity waves by a group of elastic plates floating on a stratified fluid
本文在线性势流理论的框架内，采用匹配特征函数展开法，研究了两块浮动弹性板分界线对弯曲重力波散射的水弹性问题。将所得公式推广到多层分层流体上多弹性板的情形，有助于研究非均匀浮盖的水动力特性以及海水中密度分层的影响.本征函数展开式采用内积方法进行数值计算，其中包含显式微分项的正交定义在处理不同弹性板覆盖的相邻区域之间的多层匹配关系时表现出有效性。利用格林定理导出了能量守恒关系式，保证了计算的收敛性，并显示出很高的收敛速度。数值结果的正确性也得到了验证，通过与以前的解析方法进行比较。讨论了在不同情况下广义伸展的水动力响应的细节，特别是流体分层对弹性板内力的影响。
2017-04-19 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Non-hydrostatic modelling of the wave-induced response of moored floating structures
对停泊在港口或沿岸水中的浮式结构的波浪诱导响应进行预测，需要准确描述波浪在可变海底地形上的（非线性）演变、波浪与结构的相互作用以及系泊系统的动力学。本文提出了一种新的先进的数值模型来模拟任意近岸区域中系泊的浮式结构的波浪响应。该模型基于非静力学方法，并在开源模型SWASH中实现，该模型提供了一个有效的数值框架来模拟可变海底地形上的非线性波演化。该模型是扩展与解决方案的刚体是紧密耦合的流体动力学方程。该模型进行了验证的两个测试用例，考虑不同的浮式结构的几何形状的复杂性增加：一个圆柱形的几何形状，是一个波能转换器的代表，和一个更复杂的船体形状的船只。考虑了一系列波浪条件，从单色到短峰海况。模型预测的激振力，附加质量，辐射阻尼，和波浪引起的响应同意与基准解决方案的势流方程。除了对主波（海浪）分量的响应外，该模型还能够捕获系泊船舶的二阶差频强迫和响应。重要的是，该模型捕获了波浪引起的响应，具有相对粗糙的垂直分辨率，允许在现实的港口或沿海地区的规模上应用。该模型提供了一种新的工具，无缝地模拟复杂海底地形上波浪的非线性演化和停泊在沿岸水的浮式结构的波浪诱导响应。
2022-04-11 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Mutual adaptation of a Faraday instability pattern with its flexible boundaries in floating fluid drops
流体动力学不稳定性通常是在有限的几何形状中研究的，其中所产生的时空模式受到边界条件的约束。在这里，我们研究的法拉第不稳定性域与灵活的边界。这是通过触发浮动液滴中的这种不稳定性来实现的。法拉第波的相互作用的形状的下降被观察到，波的辐射压力施加力的表面张力举行的边界。观察到两种制度。在第一个有一个coadaptation的波图案与域的形状，使一个稳定的配置达到。在第二个辐射压力占主导地位，没有达到稳定的制度。液滴拉伸并最终破裂成具有包括自发传播的复杂动力学的较小域。
2013-03-09 physics.flu-dyn
Impact on floating thin elastic sheets: A mathematical model
我们调查的影响，一个球上浮动的弹性片材和由此产生的褶皱的形成和演变的表。在撞击之后，我们观察到一个径向传播的波，超过这个波，薄片保持近似平面，但被一系列波长随时间增长的径向皱纹装饰。我们开发了一个数学模型来描述这些现象，通过利用渐近极限，其中的弯曲刚度是小的相比，在片材中的应力。这种分析的结果表明，在一个时间$t$后的影响，横波位于一个径向距离$r\sim t^{1/2}$的冲击，在对比观察到的毛细管-惯性涟漪的石头落入池塘的经典$r\sim t^{2/3}$缩放。我们描述了这种波的形状，从最简单的情况下，一个点的冲击，但随后解决一个有限半径的球形冲击，对比这种情况下与经典的瓦格纳理论的影响。我们还表明，粗化的皱纹在平坦的部分的片材是由下面的液体的惯性控制：短波长，小振幅的皱纹形成在早期的时候，因为它们容纳的几何强加的压缩没有显着取代下面的液体。随着时间的推移，液体加速，皱纹变大变粗。我们解释这种粗化定量使用数值模拟和缩放参数，我们比较我们的预测与实验数据。
2020-01-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effect of floating flexible plate on the dynamics of flow over a mild-slope
本文研究了重力驱动下沿斜面流动的流体动力学不稳定性，其中在流动的顶面上放置了一个浮动的弹性板。线性不稳定性的系统相对于无穷小的干扰被捕获使用正常模式分析。利用长波近似和小膜厚比，得到了不稳定的临界条件。进一步，利用弱非线性稳定性分析方法分析了非线性发展方程的分支。推导了扰动流的Orr-Sommerfeld方程组，并采用谱配置法进行了数值求解。描绘了一系列无量纲流动参数的边际稳定性曲线和不稳定波的时间增长的行为。此外，还计算和分析了各种结构和流动构型下的表面压力和剪应力。研究表明，关键的结构参数，如刚度和单位长度的质量起着至关重要的作用，抑制和促进不稳定的表面波的流动。数值结果表明，弹性浮板有助于稳定表面流场，并对高振幅波起到阻尼作用。
2020-03-14 physics.flu-dyn
A discrete-module-finite-element hydroelasticity method in analyzing dynamic response of floating flexible structures
提出了一种基于离散模块有限元（DMFE）的水弹性分析方法。首先，将自由漂浮柔性结构离散为两个水平方向的宏子模块，进行多刚体水动力分析。每个宏子模块被抽象为一个集中质量的重心，承受外力，包括惯性力，流体动力和流体静力。除了外力外，所有集中质量还受到反映原始柔性结构的结构变形特征的结构力。计算结构力的关键是推导关于所有集中质量的位移的等效整体结构刚度矩阵，这是按照有限元程序处理的。更具体地说，每个宏子模块离散成若干个微单元，以获得相应的结构刚度矩阵，这是操纵到一个新的一个只包括节点的集中质量的位置和周围的边界通过使用子结构的方法，随后的目标总刚度矩阵是通过组合在一起的所有宏子模块获得。最后，基于外力和结构力的等效性，DMFE方法建立了以位移为未知量的所有集中质量的水弹性方程。求解该方程可得到所有集中质量的位移响应。首先计算相邻宏子模块界面上的位移和结构力响应，然后在柔性结构任意给定位置，根据宏子模块的结构刚度矩阵恢复位移，采用样条插值法恢复结构力。
2022-03-25 physics.flu-dyn
Impact on floating membranes
当受到刚性物体的冲击时，漂浮在液体池上的具有可忽略的弯曲刚度的薄弹性膜变形。两个轴对称波从撞击点辐射传播。首先，一个纵波前沿--与膜的平面内变形有关并以恒定速度传播--将一个向外的无应力区域与一个拉伸但平坦的区域分开。然后，在拉伸域中，色散横波以取决于局部拉伸率的波速行进。我们研究这个流体体系统的动力学，我们表明，波动动力学是类似于在液体-气体界面传播的毛细波，但具有表面张力系数，这取决于冲击速度。我们强调的作用，在膜中的拉伸波动力学，但也在发展中的屈曲不稳定，引起径向皱纹。
2016-03-18 physics.flu-dyn
Wave propagation through periodic arrays of freely floating rectangular floes
研究了自由漂浮矩形浮冰周期性阵列中二维小振幅波的传播，采用无粘性线性波理论，分析了浮冰间流体共振对特定频率波传播的影响，通过布洛赫-弗洛凯理论和积分方程求解，推导了频率与波数的散射关系。
2026-03-16 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Water wave transmission by an array of floating disks
通过实验验证了理论模型的传输规则的水波由大型阵列的浮动磁盘。实验在波浪水池中进行。该模型是基于势流和薄板理论相结合，并假设线性运动。低浓度的阵列，其中磁盘被分开约一个磁盘直径平衡，和高浓度的阵列，其中相邻的磁盘几乎接触平衡，被用于实验。对于不同的波振幅，圆盘透射的入射波能量的比例被呈现为波周期的函数。结果表明，该模型对小振幅波和低浓度排列的波能传输预测准确。大振幅波和高浓度阵列的离散性归因于波的磁盘和磁盘之间的碰撞的过洗。验证模型预测的刚体运动的孤立盘。
2014-03-15 physics.flu-dyn
Directional focused wave group response of a Floating Wind Turbine: Harmonic separation in experiment and CFD
本研究通过实验和CFD数值模拟，分析了极端波浪下半潜式漂浮基础的谐波响应，揭示了海况、波浪扩散和陡度对纵荡、纵摇及系泊张力谐波的影响及纵摇主导机制。
2024-12-21 physics.flu-dyn
Hydrodynamically-driven colloidal assembly in the thin-film entrainment regime
我们数值研究了从悬浮液浸涂的流体动力学，并报告了胶体组装和斑图形成的光滑和均匀的基板上的机制。在基材的临界撤回速度以下，使弯月面变形所需的毛细管力防止胶体颗粒进入涂膜。只有在最小数量的颗粒在弯月面内组织成紧密堆积的结构之后，毛细力才被流体动力学阻力克服。一旦在膜内，所形成的组件以接近抽出速度移动并迅速与下一组件分离。因此，流体动力和毛细力之间的相互作用可以在弯曲的弯月面内产生周期性和规则的结构，该弯月面在撤回的膜下方延伸。这里记录的流体动力驱动组件与在所谓的薄膜夹带制度中实验观察到的条纹斑图形成是一致的。
2012-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Propulsion and interaction of wave-propelled interfacial particles
本文综述了振动浮体通过自生波场实现自推进及粒子间远距离毛细波相互作用的系统，并指出其在活性物质、量子类比和机器人领域的潜在意义。
2025-09-08 physics.flu-dyn
Inclination-Driven Thin-Film Hydrodynamics: Universal Trajectory in the {Da, Pe, Bo} Space
University of the Azores（亚速尔群岛大学）；NOVA School of Science and Technology（诺瓦科学技术学院）；Research Institute of Marine Sciences of the University of the Azores (OKEANOS)（亚速尔群岛大学海洋科学研究所（OKEANOS））；Bitlis Eren University（比特利斯埃伦大学）
本研究提出了一种统一理论框架，用于描述倾斜基底上薄 film 的水力学行为，通过耦合Da、Pe、Bo参数，揭示了超薄 film 在环境力下的间歇湿干动态。
2025-12-13 physics.flu-dyn
Recent advances in and future challenges for mesoscopic hydrodynamic modelling of complex wetting
我们强调了最近的一些发展，扩大了范围和范围的介观薄膜（或长波）流体动力学模型来描述薄膜，液滴和接触线的简单和复杂的液体在固体基板上的动态。所讨论的发展的基础是重新制定的各种介观薄膜流体动力学模型的梯度动力学基础能量泛函。在简要介绍了一般方法后，以下章节讨论了如何通过修改能量泛函和迁移率函数来改进这些模型、如何获得某些复杂液体的梯度动力学模型以及如何纳入驰豫动力学之外的过程。
2018-07-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Note on the hydrodynamic description of thin nematic films: strong anchoring model
本文讨论了在自由表面和基底上强锚定极限下，双折射液晶薄膜的长波流体力学模型。我们严格澄清如何弹性能量进入演化方程的膜厚度，以提供一个坚实的基础，为进一步的调查：在文献中存在几个相互矛盾的模型，预测定性不同的行为。我们巩固了各种方法，并表明，长波模型通过渐近展开的完整的线虫流体动力学方程一致的边界条件与模型一致，通过采用基于基本自由能泛函的激励梯度动力学制剂获得。结果发现，在强锚定的情况下，弹性畸变能总是稳定的。为了支持本文主要部分的讨论，附录给出了通过渐近展开的膜厚演化方程的完整推导。
2013-07-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Disjoining Potential and Spreading of Thin Liquid Layers in the Diffuse Interface Model Coupled to Hydrodynamics
将流体动力学相场模型应用于固体表面的薄膜铺展问题。分离的潜力，负责修改附近的三相接触线的流体性质，计算从可解性条件的密度场方程与适当的边界条件施加在固体支持。在润滑近似下，导出了描述扩展膜运动的方程。在准平衡扩散的情况下，得到了正确的锐界面极限，并通过数值积分得到了样本解。它进一步表明，蒸发或冷凝可能会强烈影响附近的接触线的动态，并占相间运输的动力学延迟是必要的，以建立一个一致的理论。
2000-05-24 physics.chem-ph physics.flu-dyn
A lattice Boltzmann method for thin liquid film hydrodynamics
基于格子玻尔兹曼方法，提出了一种新的薄膜流动数值模拟方法。我们概述了该方法的基本特点，显示在预期的薄膜方程恢复的限制，并进行验证测试。数值方案适用于粘性Rayleigh-Taylor不稳定性的薄膜和蔓延的座滴向其平衡接触角配置。我们表明，Cox-Voinov定律是满意的，并正确捕获的效果，可调滑移长度的基板上。然后，我们解决的问题，液滴在斜面上滑动，发现毛细管数与邦德数成线性比例，与实验结果一致。最后，我们展示了该方法处理异质和复杂系统的能力，通过展示控制去湿的薄膜上的化学结构的基板。
2019-08-30 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
A time-domain approach for motion-explicit evaluation of loads on floating structures in fully nonlinear waves
Nantes Université, École Centrale Nantes, CNRS, LHEEA, UMR 6598（南特大学，中央理工学院南特分校，法国国家科学研究中心，流体力学与声学实验室）；Department of Wind and Energy Systems, Technical University of Denmark（丹麦技术大学风能系统系）；Department of Civil and Mechanical Engineering, Technical University of Denmark（丹麦技术大学土木与机械工程系）
本文提出一种新的方法，用于评估二阶一致的水动力载荷，通过非线性波和体运动动力学，结合频域辐射扩散分析，提高了对系留浮体的非线性载荷计算效率和准确性。
2026-04-10 physics.flu-dyn
Thin-Film Smoothed Particle Hydrodynamics Fluid
我们提出了一种基于粒子的方法来模拟薄膜流体，共同促进积极的表面变形和蓬勃发展的切向流动。我们从表面张力驱动的纳维-斯托克斯方程中建立动力学模型，并使用渐近润滑理论进行降维，并基于弱可压缩光滑粒子流体动力学（SPH）定制了一组微分算子用于演化点集表面。关键的见解是，SPH的可压缩性，这是不利的，在其典型的使用，是有助于在我们的应用程序，以共同发展的厚度，计算的表面张力，并加强流体的不可压缩性上的薄膜。通过这种方式，我们能够以基于物理的方式将表面变形与面内流动双向耦合。我们可以模拟复杂的旋涡漩涡，由于瑞利-泰勒不稳定性，毛细波，牛顿干涉条纹，和马兰戈尼效应自由变形表面上的指状效应，提出了现实的视觉结果和数值验证。我们的系统基于粒子的性质也使它能够方便地处理拓扑结构的变化和余维转换，使我们能够结婚的薄膜模拟与广泛的3D现象，如夹断不稳定的悬链线，重力下滴，液滴合并，以及气泡破裂。
2021-05-17 cs.GR physics.flu-dyn
Reciprocal hydrodynamic response estimation in a random spreading sea
针对随机扩展海域中海上结构水动力响应估计计算成本高的问题，提出基于漫射场互易关系的解析方法，仅需附加阻尼系数即可高效获得响应上界，并在浮式风力机上验证。
2023-06-19 physics.app-ph physics.flu-dyn stat.AP
Continuation for thin film hydrodynamics and related scalar problems
这一章说明了如何应用延拓技术在分析一类特殊的非线性动力学方程，描述了通过输运方程的时间演化为一个单一的标量场像密度或接口配置文件的各种类型。我们首先系统地介绍这些方程的梯度动力学相结合的质量守恒和非质量守恒通量，随后讨论的nonvariation的promends和简要介绍其分析的数值延拓。该方法首先适用于一些常见的例子变分方程，即艾伦-卡恩和卡恩-希利亚德型方程，包括某些薄膜方程的部分润湿液体均匀和异质基板以及斯威夫特-霍恩伯格和相场晶体方程。第二，我们考虑非变分的例子Kuramoto-Sivashinsky方程，对流Allen-Cahn和Cahn-Hilliard方程和薄膜方程描述静态滑动滴和横向前不稳定性的浸渍涂层。通过不同的例子，我们说明了如何采用软件包auto 07 p和pde 2 path提供的数值工具，以确定稳定，固定和时间周期的解决方案，在一个和两个维度和由此产生的分岔图。结合边界条件和积分侧条件也进行了讨论，以及具体问题的实施问题。
2018-08-07 physics.flu-dyn
Probing hydrodynamic fluctuation-induced forces with an oscillating robot
本文通过振荡机器人在流体表面产生重力-毛细波，实验研究了刚性边界附近由波干涉涨落不对称性引起的吸引或排斥力，并用Hocking理论解释其参数依赖规律。
2024-02-20 physics.flu-dyn
Gradient dynamics approach to reactive thin-film hydrodynamics
该研究结合梯度动力学形式的润湿动力学方程与化学反应的梯度动力学描述，构建介观反应性薄膜流体动力学模型，可研究平衡及非平衡化学-力学动力学，复现运动液滴等活性系统行为。
2025-01-21 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Non-coalescence of sessile drops from different but miscible liquids: Hydrodynamic analysis of the twin drop contour as self stabilizing, traveling wave
毛细作用总是有利于液滴融合。然而，来自不同但完全可混溶的液体的固着液滴在接触时通常不会立即熔化。相反，观察到中间非聚结。两个独立的液滴体通过薄的液体颈连接在基底上移动。在新的实验数据的支持下，提出了这种状态的薄膜流体动力学分析。据推测，对流和扩散的体积通量在颈部区域建立一个局部的和暂时稳定的表面张力梯度。这引起稳定行波的局部表面（Marangoni）流，即，观察到的移动双滴结构。理论预测与实验结果非常吻合。
2012-06-16 physics.flu-dyn
The influence of surface tension in thin-film hydrodynamics: gravity free planar hydraulic jumps
1 Department of Applied Mathematics
本研究提出无重力条件下表面张力主导的薄液膜水跃理论，通过主导平衡分析建立无参数控制方程，并揭示韦伯数奇点作为水跃控制准则。
2025-12-16 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Breaking of a floating particle raft by water waves
本研究通过实验室实验探究水波对石墨粉颗粒筏的破碎过程，表征了破碎机制与碎片面积分布，发现其碎片形态与海冰浮冰相似，可为海冰破碎研究提供宏观模拟参考，同时明确了二者力学机制的差异。
2024-08-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamics of a disk in a thin film of weakly nematic fluid subject to linear friction
本文研究弱向列相各向异性薄膜中圆盘在线性摩擦下的流体动力学，通过微扰展开推导诱导流场及迁移率和阻力系数，并与有限元模拟对比验证了中等各向异性下的准确性。
2024-07-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analytical response functions for a compressible thin fluid layer with odd viscosity
The Open University（开放大学）；Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization (MPI–DS)（马克斯·普朗克动力学与自组织研究所）；Kyoto University（京都大学）；Wenzhou Institute, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学温州研究院）
研究了具有奇粘度的可压缩薄流体层对单极和偶极奇点的流体响应，推导出精确的解析解，揭示了奇粘度对胶体颗粒和微游泳者动力学及集体行为的影响。
2026-05-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Deep Learning-Driven Nonlinear Reduced-Order Models for Predicting Wave-Structure Interaction
研究了长短期记忆（LSTM）网络驱动的非侵入式降阶模型（NROM），用于预测造波机水池中浮箱在水面上的动态。地面真相或实际数据，这些波结构相互作用（WSI）的问题，即箱位移和水动力和力矩作用在箱子上，由于波的相互作用对应于一个特定的波剖面，使用光滑粒子流体动力学（SPH）计算。首先使用离散经验插值方法（DEIM）降低系统的维数，并将LSTM应用于降低的系统，从而产生DEIM-LSTM网络，用于开发预测代理。通过将物理信息纳入损失函数中，进一步增强了网络，从而产生了用于预测盒子运动的刚体动力学的物理信息LSTM（LSTM-PINN）。这些网络的预测性能进行评估的二维波盆WSI问题的概念验证演示。
2023-02-06 physics.flu-dyn
Planar hydraulic jumps in thin films: a regular solution against experiments
本文在考虑表面张力影响的全深度平均薄膜模型（DAM）的框架内分析了平面水跃的形成。我们已经证明了正规弱解的完整的DAM和分析表面张力的影响。它已被证明，表面张力的影响在最近的实验相关的参数范围内预计是非常弱的，实际上可以忽略不计。所开发的方法可用于层流制度的分析，并作为基准，在开发全尺寸水动力模型。
2021-06-08 physics.flu-dyn
Drops on polymer brushes -- advances in thin-film modelling of adaptive substrates
本文回顾了聚合物刷覆盖自适应基底上液滴动力学的梯度动力学中尺度流体力学建模进展，涵盖非挥发与挥发性液体的铺展和滑动行为。
2023-12-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
