Energy preserving multiphase flows: Application to falling films
多相流的数值模拟提出了几个挑战，即不同的相在DE域内的传输和毛细管效应的列入。在这里，这些都是通过强制执行离散物理兼容的解决方案。推广了我们以前关于表面张力离散化的工作[N. Valle，F. X. Trias和J. Castro。多相流的能量保持水平集方法。J. Comput.物理、400：108991，2020]提出了一种具有一致质量和动量传递的完全能量保存的多相流方法。这种数值技术是展示在模拟的几个工作条件下的溴化锂吸收式制冷机的正常运行的降膜。
2021-10-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A conservation-consistent boundary condition for nonlinear models of soluble-surfactant-laden falling films
Centre for Applied Sciences (CAS), International Institute of Information Technology（国际信息技术学院应用科学中心）；Universite Claude Bernard Lyon 1, LMFA, UMR5509, CNRS, Ecole Centrale de Lyon, INSA Lyon（里昂第一大学，LMFA，UMR5509，CNRS，里昂中央理工学院，里昂国立应用科学学院）；Department of Mathematics, Vivekananda Mahavidyalaya（维韦卡南达学院数学系）
本文提出了一种非线性可溶表面活性剂流体下落膜模型的守恒一致边界条件，确保总表面活性剂质量的精确守恒。该方法解决了广泛使用的简化模型中存在的一致性问题，从而在非线性演化过程中避免了质量逐渐流失的现象。
2026-05-19 math.AP physics.flu-dyn
Three-dimensional dynamics of falling films in the presence of insoluble surfactants
研究了不溶性表面活性剂对垂直下落液膜波动动力学的影响。我们使用三维数值模拟，并采用混合界面跟踪/水平集方法，考虑到Marangoni应力引起的界面表面活性剂浓度梯度。我们的数值预测的演变的表面的自由，三维波的拓扑结构进行了验证，对实验工作的公园和Nosoko（2003）。添加表面活性剂被发现显着影响马蹄形波的发展。在低Marangoni数，我们表明，波前展向振荡，最终获得准二维形状。此外，马兰戈尼应力的存在下，发现抑制的行波和前面的毛细波结构的峰值。在高Marangoni数，观察到一个接近完全硬化的界面。
2020-05-25 physics.flu-dyn
Design of a test rig for the investigation of falling film flows with counter-current gas flows
本文设计并验证了一个试验台，用于在受控条件下复现地热相变探针中降膜与逆流气体耦合流动现象，通过气相速度分布与液相膜厚度测量证实其有效性，并发现不同雷诺数下膜厚度变化趋势及气液流动引发的液泛现象。
2025-03-06 physics.flu-dyn
Exploiting locality and physical invariants to design effective Deep Reinforcement Learning control of the unstable falling liquid film
不稳定性出现在一些流动配置。一个这样的表现是在多相流中的界面波的发展，如在下降液膜问题中观察到的那些。控制这种不稳定性的发展是学术界和工业界都感兴趣的问题。然而，这已被证明在大多数情况下具有挑战性，由于强非线性和高维的基本方程。在目前的工作中，我们成功地将深度强化学习（DRL）应用于一维（1D）深度积分下降液膜的控制。此外，我们第一次引入平移不变性的DRL代理的体系结构，我们利用控制问题的局部性来定义一个密集的奖励函数。这允许显著地加速学习，并且容易地控制任意大量的射流，并且克服使用朴素方法将发生的控制输出大小的维数灾难。这说明了成功的DRL控制的代理的架构的重要性，我们相信这将是一个重要的元素，在DRL的有效应用大型二维（2D）或三维（3D）系统具有平移，轴对称或其他不变量。
2019-10-17 physics.flu-dyn
Nonlinear periodic wavetrains in thin liquid films falling on a uniformly heated horizontal plate
落在均匀加热的水平板上的薄液膜扩散成指状波纹，其可以显示从连续波、非线性空间局部周期波图案（即，溪流结构）到调制的非线性波列结构的复杂动力学。这些结构中的一些已经在实验中观察到，但是它们形成的条件仍然没有很好的理解。在这项工作中，我们研究的轮廓的非线性波图案所形成的薄液膜落在均匀加热的矩形板。为此，考虑Benney模型，假设沿着水平表面上的薄膜传播具有均匀的温度分布。结果表明，对于较强的表面张力和较小的Biot数，在适当的条件下，通过求解控制方程，可以解析地得到空间局域的行波结构.在弱非线性区域，采用多尺度展开和约化微扰方法，得到一个复杂的Ginzburg-Landau方程，其解为调制的周期脉冲序列，其幅度、宽度和周期用模型的特征参数表示.
2018-04-19 nlin.PS physics.flu-dyn
An experimental study of inflow stability in a falling soap film
本研究通过实验比较不同驱动方式，发现恒压储液器导致皂膜入流速率下降和速度波动（4.6%），而双注射泵可维持数天稳定并将波动降至0.5%，归因于微气泡，提出主动控制入流的必要性。
2024-05-27 physics.flu-dyn
Linear feedback control of liquid film on moving substrate via free-surface stresses
Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics (DAMTP), University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论物理系）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究通过自由表面应力反馈控制移动基底上液膜的线性不稳定波动，分析压力与剪切反馈对波稳定性和衰减的影响，提出控制策略以实现液膜向平坦状态演化。
2026-04-26 physics.flu-dyn
A Numerical Investigation of Three-dimensional Falling Liquid Films
倾斜或垂直表面上的薄液膜的流动是非常重要的，其应用跨越许多类型的过程工业，这是由于膜表面上的波的存在所带来的增加的质量和热传递。虽然在这一领域已经进行了广泛的研究，但由于问题的复杂性-由于极大的纵横比和三维性质，仍然存在许多悬而未决的问题。在这项研究中，自然形成的和强迫波对这些薄的液体膜的演化过程进行了数值研究，使用一个混合前跟踪/水平集混合方法，其优点是一个独特的和准确的捕获的接口拓扑结构，而不受质量守恒，数值扩散或虚假的接口配置文件的问题。通过在膜出口处施加周期性边界条件，在无限域规范上进行模拟。所得到的结果显示了自然波的生长，逐步进展，并最终从二维状态的三维无序结构的过渡。最后，对人工强迫波进行了三维数值模拟，并与已有的二维标准算例进行了比较，结果表明，数值模拟结果与已有的二维标准算例吻合良好. Keywords：降膜，薄膜，孤立波，三维，强迫，界面跟踪
2020-07-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Liquid films falling down a vertical fiber: modeling, simulations and experiments
我们提出了一个控制体积的方法来推导一个简化模型的重力驱动的轴对称液膜沿垂直纤维。该模型占重力，粘性，惯性和表面张力的影响，并导致在一对耦合的一维非线性偏微分方程的膜轮廓和平均向下速度的函数的时间和沿纤维的轴向距离。两个版本的模型，一个假设活塞流的速度分布和恒定的薄边界层厚度来模拟流体上的阻力，另一个近似的阻力使用充分发展的层流速度分布的局部均匀的膜。线性稳定性分析表明，这两个模型是不稳定的长波或短波数，在该范围内的特定波数具有最大的增长率。数值模拟证实了这种不稳定性，并导致非线性周期性行波解决方案，可以被认为是链的相同的液滴下降的纤维。以红花油为工作液，绷紧的鱼线为纤维，对该系统进行了物理实验。一个机器学习方案是用来找到最好的一组参数的层流模型匹配的实验结果的模拟。两者之间存在良好的一致性，参数值非常接近基于物理参数近似值的原始估计值。
2021-04-12 physics.flu-dyn
Three-dimensional wave evolution on electrified falling films
我们考虑了一个薄的液体薄膜在一个平板上倾斜在一些非零角度的水平下降的全三维动力学。除了重力效应之外，流动还由电场驱动，该电场垂直于远离流动的基底。我们研究的情况下，覆盖和悬挂的薄膜，液体分别位于基板上方和下方。从纳维-斯托克斯方程出发，结合静电场，推导出了一个完全非线性的二维Benney方程，该方程适用于与薄膜厚度相比较长的波。由于电场的影响，弱非线性演化由带有非局域项的Kuramoto-Sivashinsky方程控制。电场项是线性不稳定的，并且产生与扰动的波数矢量的大小的立方成比例的增长率。结果表明，横向引力不稳定性总是存在的悬挂膜，并导致无界的解决方案，即使在没有电场。对于覆盖膜和对电场强度的限制，方程具有有界解。为了评估惯性、电场强度和周期域尺寸的影响，对周期边界条件下的二维方程进行了数值研究。丰富的动力学行为，观察和分类在不同的参数窗口。对于亚临界雷诺数流，足够强的电场可以促进非平凡的动力学为某些域尺寸的选择，导致完全2D的界面演变。这些动态也被发现产生时空混沌足够大的域。对于超临界流，这种二维混沌动力学出现在没有一个字段，它的存在增强了波动的幅度，并扩大了他们的频谱。
2016-11-22 physics.flu-dyn
Rigorous coherent-structure theory for falling liquid films: Viscous dispersion effects on bound-state formation and self-organization
本文研究了二维孤立波脉冲与下落液膜的相互作用。我们利用Ruyer-Quil和Manneville [Eur. J. B 6，277（1998）; Eur. Phys.J.B15，357（2000）; Phys. Fluids 14，170（2002）]通过将长波近似与加权残差技术相结合来计算。该模型包括（二阶）粘性弥散效应，它源于流向动量方程和切向应力平衡。这些效应起着分散的作用，主要影响孤立脉冲前面的毛细波纹的形状。我们发现，不同的物理参数，如表面张力和粘度，发挥了至关重要的作用，孤立脉冲之间的相互作用，最终导致形成由两个或两个以上的脉冲分开的明确的距离，并以相同的速度行进的束缚态。通过发展一个严格的相干结构理论，我们能够从理论上预测形成束缚态的脉冲间隔距离。粘性色散影响了观察到束缚态的距离。我们表明，该理论是在非常好的协议与计算的二阶模型。我们还表明，束缚态的存在下，允许膜自由表面达到一个自组织的状态，可以在统计上描述的孤立波的气体由一个典型的平均距离，其特征在于由一个典型的密度。
2013-10-01 physics.flu-dyn
Exact coherent states underlying chaotic falling-film dynamics
University of Illinois, Urbana Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文通过构建惯性流形和低维模型，首次识别了混沌落膜动力学中嵌入的精确相干结构。
2026-03-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Falling liquid films with blowing and suction
当基于平均膜厚的雷诺数大于临界值（该值随着与水平方向的倾斜角的增大而减小，特别是当板垂直时变为零）时，沿平坦斜面向下的薄粘性膜的流动对于长波界面波动变得不稳定。这些界面不稳定性的控制与广泛的工业应用有关，包括涂覆工艺和传热或传质系统。本研究认为，通过基板吹吸的效果，以构建从第一原理物理现实的模型，可用于详细的被动和主动控制的研究直接相关的可能的实验。两个不同的长波，薄膜方程来描述这个系统，其中包括施加吹/吸以及惯性，表面张力，重力和粘度。空间周期性吹吸的情况下被认为是详细的和强迫稳定状态的分叉结构进行了探讨，数值预测，稳定状态不再存在足够大的吸力速度，因为薄膜局部减薄到零厚度让位于干补丁的基板上。所得到的非均匀稳定状态的线性稳定性的任意波长的扰动进行了研究，并遵循任何不稳定性的完全非线性制度，使用时间相关的计算。小振幅吹/吸的情况下进行了研究，分析稳定状态和稳定性。最后，行波和非均匀的稳定状态之间的过渡进行了探讨，作为抽吸振幅的增加。
2015-06-04 physics.flu-dyn
Nonlinear periodic and solitary rolling waves in falling two-layer viscous liquid films
本文研究了雷诺数为非零时两层液膜中的二维非线性周期性孤立滚动波。在任何流速下，下降的两层液膜已知相对于液-气表面和液-液界面的长波变形是线性不稳定的。两种不同类型的零振幅中性稳定波传播下游没有增长或收缩：锯齿形的表面模式和变薄的静脉曲张界面模式。利用边界层简化的纳维-斯托克斯方程，我们研究了非线性周期行波的起始、可能的分叉和相互作用。周期波是从小振幅中性稳定波出发，在同向运动参考系中作为定常周期解延拓得到的。我们发现了各种孤立波出现时，一个周期性的解决方案接近同宿环。波的相互作用进行了研究，使用直接数值模拟的边界层模型。我们发现，在时间演化的早期阶段，粗化主要是由非弹性碰撞和合并的波，以不同的速度旅行。最终，当波达到最大允许振幅时，粗化被阻止。分叉分析证实了可能的孤立波振幅的上限的存在，从而解释逮捕粗化。在混合制度中，当两种模式类型是不稳定的，时间动态变得非常不规则，由于一个更快的旅行之字形模式和一个更慢的旅行静脉曲张模式之间的竞争。发现了典型的两层动力机制，对应于破裂的第二层。在这个R
2023-02-27 nlin.PS physics.flu-dyn
Convective mass transfer from a submerged drop in a thin falling film
我们研究的流体力学去除被动示踪剂中包含的小，粘性液滴附着在一个平面倾斜基板使用薄的重力驱动的薄膜流。对流传质建立在液滴-膜界面上，并且液滴中的示踪剂扩散到膜流中。膜中示踪剂的Peclet数较大。液滴中的佩克莱数Pe_d在0.01至1之间变化。液滴中的特征输运时间远大于膜中的特征输运时间。我们使用基于牛顿冷却定律的经验模型来模拟示踪剂从液滴体积到膜中的质量传递。这个模型是由一个理论模型求解的准稳态二维对流扩散方程的薄膜耦合与时间相关的一维扩散方程的下降。我们发现我们的实验数据和2个模型，这预测在下降的示踪剂浓度的时间呈指数下降之间的协议。结果是有效的所有滴和膜Peclet数研究。传输特征时间与液滴扩散时间尺度有关，因为液滴内的扩散是限制过程。本文的理论模型基于液滴长度L、液膜剪切速率γ和液膜运动粘度ν f，预测了在液滴充分混合的情况下，舍伍德数和雷诺数之间的关系式Sh~Re_L^{1/3}=γL^2/ν f。我们证明了这种关系在数学上等价于一个基于扩散边界层厚度δ的更直观的物理关系Sh~Re_δ。在液滴浓度不均匀的情况下，该模型还预测了一个修正值，它取决于Re_δ、施密特数、液滴纵横比和扩散率比。在低Pe_d下，这一预测与实验结果一致。当Pe_d趋近于1时，虽然Re_δ的影响增大，但这一规律也是一致的。
2015-11-30 physics.flu-dyn
Side-wall wetting and linear stability of falling films
本文研究了侧壁润湿对受限降膜线性稳定性的影响，通过开发一个大全局稳定性框架，考虑了惯性、粘性、重力、毛细力和几何约束。在受限通道中，侧壁润湿削弱了侧壁边界层对中波数扰动的稳定作用；而在弱受限通道中，润湿产生净长波稳定作用，显著提高了临界雷诺数。
2026-05-18 physics.flu-dyn
The effect of side walls on the stability of falling films
本研究通过理论与实验结合，发现侧壁对 falling films 的稳定性有显著影响，强横向限制稳定流动，并识别出 H 模式与 W 模式两种不稳定模式，其稳定机制不同。
2023-03-02 physics.flu-dyn
Hydrodynamic instability of shear imposed falling film over a uniformly heated inclined undulated substrate
针对均匀加热起伏基底上受剪切的重力降膜，开展线性与弱非线性稳定性分析，推导控制方程与判据，揭示剪切方向、温变物性、基底陡度对流动稳定性的影响规律及非线性区域特征。
2024-05-21 physics.flu-dyn
Numerical simulations of a falling film on the inner surface of a rotating cylinder
研究了薄膜在重力作用下落在垂直旋转圆柱内表面的流动。这是使用二维（2D）和三维（3D）直接数值模拟，与流体体积的方法来处理接口。这个问题是参数化的雷诺数，弗劳德，韦伯和埃克曼数。Ekman数（$Ek$）的变化（定义为与气缸的旋转速度成比例）对流动特性具有强烈的影响。在广泛的$Ek$值（$0 \leq Ek \leq 484$）范围内进行模拟，以便详细了解该参数如何影响流量。我们的研究结果表明，增加$Ek$，这将导致在离心力的大小上升，产生稳定的效果，抑制波的形成。关键的流动特征，如从二维过渡到一个更复杂的三维波制度，显着影响这种稳定，并详细研究。此外，施加的旋转导致不同的流动特性，如角波的发展，这是由于在轴向和方位角方向上的重力和离心驱动的运动的组合，分别出现。我们还使用加权残值积分边界层方法来确定雷诺数和埃克曼数的空间中的边界，该边界代表超过该阈值的波具有回流区域。
2020-04-20 physics.flu-dyn
Nonlinear waves and conservative transport in soluble-surfactant falling films on compliant substrates
International Institute of Information Technology, Bengaluru（印度班加罗尔信息技术研究院）；Vivekananda Mahavidyalaya（维韦卡南达学院）
该研究建立保守加权残差模型，分析含可溶性表面活性剂的液膜沿柔性基底流动的非线性波，揭示基底特性、Marangoni耦合对波与基底响应的影响，明确毛细压力为基底功主要净来源。
2026-10-14 physics.flu-dyn
Impact of Droplets on Inclined Flowing Liquid Films
利用高速成像技术对液滴对倾斜下降液膜的撞击进行了实验研究。降膜是在平坦的基底上产生的，具有可控的厚度和流速。采用不同尺寸和速度的液滴，研究了不同Ohnesorge数、Weber数和液膜雷诺数下的液滴撞击过程。一些现象与液滴的影响进行了识别和分析，如弹跳，部分聚结，总聚结，飞溅。液滴的大小，速度，以及膜流率的影响进行了研究，最终产生的影响制度地图。对液滴通过气体层所受润滑力的分析表明，液膜中流速越大，润滑力越大，液滴的排液过程越慢，液滴弹跳的概率越大。我们的研究结果表明，流动的薄膜有深刻的影响，液滴的冲击过程和相关的现象，这是显着更复杂的比那些伴随着最初的静态膜的影响。
2015-09-02 physics.flu-dyn
Two-dimensional pulse dynamics and the formation of bound states on electrified falling films
该研究针对倾斜壁面带电降膜的流动，结合长波模型与Stokes方程分析单峰孤立脉冲等相干结构，揭示电场对脉冲形态、相互作用及不稳定性的调控机制，并通过数值计算验证相关理论预测。
2018-07-19 physics.flu-dyn
Solutocapillary instability in slipping falling films
Centre for Applied Sciences (CAS), International Institute of Information Technology（国际信息技术学院应用科学中心）；Université Claude Bernard Lyon 1, LMFA, UMR 5509, CNRS, Ecole Centrale de Lyon, INSA Lyon（里昂第一大学）；Department of Mathematics, Vivekananda Mahavidyalaya（维韦卡南达学院数学系）
本文研究了滑动薄膜中表面活性剂含量对重力驱动流动的影响，通过建立长波模型和非线性演化模型，揭示了壁滑对流体动力学和界面传输的耦合作用，提出滑动参数β作为控制参数，减少粘性阻力并缓解马兰戈尼反应力。
2026-05-17 math.AP physics.flu-dyn
A conservative bulk-surface closure for soluble-surfactant falling films: an analytical and numerical mass-balance audit
International Institute of Information Technology（印度信息科学研究院）；Vivekananda Mahavidyalaya（维韦卡南达学院）
针对可溶性表面活性剂降膜的加权残差模型，发现并修正了体相扩散中的质量不平衡，恢复局部守恒，并通过数值基准验证了修正的精确性。
2026-09-30 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Experimental study of developing free-falling annular flow in a large-scale vertical pipe
本文通过PIV测量和液滴分离技术，实验研究了类似BDS的垂直管道中自由下落环状流的发展过程，发现液膜速度与厚度符合经验预测，且T型入口产生更高夹带分布。
2023-10-20 physics.flu-dyn
Falling Particles in Fluids at Intermediate Reynolds Numbers
在这个视频中，我们提出了在中间雷诺数下降粒子阵列的动力学。影片显示了$Re = 200$上3、4、7、16个下落粒子的涡度图。我们强调奇偶校验对阵列的下降配置的影响。在稳定状态下，当$n=3$，即中间颗粒领先时，初始均匀间隔的阵列形成凸形，但当$n = 4$领先时，形成凹形。对于较大的奇数粒子，最终状态由凹凸形状的混合物组成。对于较大的偶数粒子，稳定状态仍然是凹形状。在初始颗粒间距的阈值以下，颗粒以2至3个为一组聚集。
2010-10-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Effect of imposed shear on the dynamics of a contaminated two-layer film flow down a slippery incline
本文分析了倾斜滑动壁面上的两层降膜在流顶面上施加外剪切作用下的线性不稳定性。流动的自由表面以及流体之间的界面被不溶性表面活性剂污染。这两个层的动力学由纳维-斯托克斯方程控制，并且表面活性剂输运方程调节不溶性表面活性剂在界面和自由表面的运动。通过沿流动方向和与流动方向相反的方向施加外部剪切来比较不稳定机制。耦合奥尔-索末菲方程组所考虑的问题是使用微扰技术和正常模式分析。利用谱配置法得到了Orr-Sommerfeld本征值问题对应的本征模。数值结果表明，较强的外部剪切使界面模态失稳。然而，一个稳定的影响的表面模式上的外部剪切注意到，如果剪切施加在流动方向上，这是在相反的表面模式上的表面活性剂负载的单层降膜施加外部剪切的作用。此外，在高雷诺数区与足够小的倾角剪切模式的主要不稳定性的影响进行了分析。在这种结构下，由于引力对表面不稳定性的影响较弱，因此剪切模相对于表面模占优势。剪切模式也可以通过在流向流的相反方向上施加外部剪切来稳定。由此可见，附加在两层降膜上的剪切力对控制不稳定性的姿态起着积极的作用。
2020-09-17 physics.flu-dyn
Stability of soluble surfactant-laden falling film over a hydrophobic incline in the presence of external shear
SRM Institute of Science and Technology（SRM科学与技术学院）；National Taiwan Ocean University（台湾海洋大学）；Indian Institute of Technology Jodhpur（焦浦印度理工学院）
研究可溶表面活性剂填充下落膜在存在外部剪切力下的稳定性，分析长波和任意波模式，探讨能量组件行为。
2025-07-18 physics.flu-dyn
Viscous friction acting on a solid disk falling in confined fluid: lessons for the scaling analysis
本研究通过Hele-Shaw电池中固体圆盘下落的实验，发现润滑膜厚度主导的表观尺度规律，并揭示其为两个尺度规律竞争的结果，阐明了粘性摩擦的物理机制，对微流控等领域具有启示意义。
2023-10-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Active control of liquid film flows: beyond reduced-order models
强大而有效地控制非线性系统动态的能力是当前许多技术挑战的核心，从药物输送系统到确保飞行安全。大多数这样的场景太复杂，无法直接处理，降阶建模被用来创建目标系统的可行表示。简化的设置允许开发严格的控制理论方法，但其效果的传播回到层次结构并进入现实世界的系统仍然是一个重大的挑战。使用规范的设置下的积极的闭环控制的吹吸形式的反馈控制的作用下，一个斜面下降的液膜，我们开发了一个多层次的建模框架，包含分析模型和直接的数值模拟作为一个在硅片上的实验平台。构建战略在廉价的较低层次的层次结构中，我们发现，离线控制转移是不可行的，但分析知情的反馈策略显示出良好的潜力，甚至远远超出了预期的适用范围的模型。控制的稳定性和治疗的非线性方面的详细影响进行了详细研究，以获得内部流的信息传递的理解，这可以帮助过渡到其他控制丰富的框架和应用程序。
2021-02-14 math.OC physics.flu-dyn
Dynamics of the Jet Wiping Process via Integral Models
喷射擦拭工艺是一种具有成本效益的涂覆技术，其使用冲击气体射流来控制沿着移动带拖动的液体层的厚度。该过程在各种涂层工业（主要是热浸镀锌）中是基本的，并且其特征在于气体射流和液体膜之间的不稳定相互作用，这导致波浪形的最终涂层膜。为了了解波形成的动力学，我们扩展了经典的层流边界层模型降膜的射流擦拭问题，包括自相似积分边界层（IBL）和加权积分边界层（WIBL）模型。此外，我们提出了一个过渡和湍流模型（TTBL），探索建模扩展到更大的雷诺数，并分析建模策略对液膜动力学的影响。长波公式的有效性首先分析了一个更简单的问题，包括一个液体薄膜下降的向上移动的墙壁，使用体积的流体（VOF）模拟。该验证证明了积分公式在远远超出其理论有效性限度的条件下的稳健性。最后，利用这三种模型研究了冲击射流中液体涂层对简谐和非简谐振动和脉动的响应。分析了这些扰动对平均涂层厚度和波振幅的影响，并给出了产生最大扰动放大的无量纲频率范围。
2020-11-21 physics.app-ph physics.flu-dyn
Evolution of waves in liquid films on moving substrates
精确且可通过计算访问的液膜流模型可用于优化涂层工艺，如热浸镀锌和垂直槽模涂层。本文将经典的三维积分边界层（IBL）模型推广到考虑移动基底（MS）的降膜（FF）。我们分析了在线性和非线性设置的垂直移动基板上的液体膜的稳定性。在线性分析中，我们利用正规模和线性化的控制方程导出了无穷小扰动的色散关系和时间增长率。在非线性分析中，我们考虑有限大小的扰动，并使用已去除表面张力的非线性方程组来数值计算它们的演化。我们提出了FF和MS配置的（线性）稳定区域，并且我们将工业镀锌线的操作条件放置在这些地图中。根据线性和非线性稳定性分析，分析了各种流动条件，并显示出稳定性。此外，非线性分析，进行了表面张力的情况下，揭示了一个非线性稳定机制的界面动力学的液体薄膜拖动一个向上移动的基板。
2023-01-18 physics.flu-dyn
The effect of turbulence on the minimum thickness of a liquid film flowing down a vertical tube
本文基于最小能量法建立模型，研究湍流对竖直管液膜最小厚度的影响，发现计入湍流会显著提高最小液膜厚度和最小流量，并在90°接触角下使厚度增加22%、流量增加75%。
2024-03-10 physics.flu-dyn
Heat transfer in the flow of a cold, axisymmetric jet over a hot sphere
本文研究了冷液垂直喷流在热球表面形成的薄膜流的传热特性。基于改进的Keller盒方法的高精度数值解说明了基本的物理特征。膜厚分布的解与Pohlhausen积分动量法近似得到的结果和以水为工质的实验观测结果吻合较好，从而基本证实了本文结果的正确性。
2014-03-07 physics.flu-dyn
Experimental and Theoretical Study of Solitary-like Wave Dynamics of Liquid Film Flows over a Vibrated Inclined Plane
由于在其他自然界的物理系统中不易观察到的独特性质，由液膜时空演化产生的类孤波表面波一直是理论和实验研究的主题。在这里，我们调查，实验和理论上，孤立波在液体层中的斜面，受到谐波低频振动的范围从30到50赫兹的动态。我们表明，振动的结果在减少的平均和峰值振幅的长孤立波。然而，这些波的速度在很大程度上不受振动的影响，这意味着它们可以传播很长的距离而几乎不改变它们的振幅，从而使它们适合于许多实际应用，其中需要携带信息的脉冲对外部振动的免疫力。
2023-01-09 nlin.PS physics.flu-dyn
Skating on a Film of Air: Drops Impacting on a Surface
在我们的日常经验中，液滴撞击表面是无处不在的。这种撞击是在一个普遍接受的流体动力学图像中理解的：它是由快速冲击和随后的喷射导致美丽的飞溅图案。然而，这幅图忽略了被困在撞击液滴和表面之间的空气的重要作用。在这里，我们描述了一种新的成像方式，是敏感的行为在表面上。我们表明，一个非常薄膜的空气，只有几十纳米厚，仍然被困在下降的下降下降和表面之间的下降蔓延。空气的薄膜起到润滑液滴的作用，使得流体能够以惊人的高速度在空气膜上横向向外滑动，这与理论预测一致。最后，当液体润湿表面时，这层空气薄膜必然会预锻破裂。我们认为，这发生在一个类似的旋节线的方式，并导致一个非常迅速的润湿前向外蔓延，同时润湿液蔓延向内慢得多，捕获的气泡内的下降。我们的研究结果表明，动态的影响下降比以前认为的要复杂得多，并表现出丰富的一系列意想不到的现象，需要重新思考经典的范式。
2011-10-23 physics.flu-dyn
An analytical comprehensive solution for the superficial waves appearing in gravity-driven flows of liquid films
本文致力于解析解的底部流动和时间稳定性的重力驱动的液膜在一个斜面时，流体流变学的Carreau-Yasuda模型，适用于不同类型的流体的一般描述。为了得到不稳定性发生的基态和临界条件，提出了两组渐近展开式，由此可以得到描述参考流和不稳定性相速度和增长率的四个新方程。这些结果导致一个方程的临界雷诺数，这决定了条件的发病下降膜的不稳定性。与以往工作不同的是，本文在不预先假定流体流变学精确值的情况下，给出了不稳定性增长率、波长和速度的渐近解，因而对不同类型的流体都是有效的。我们的发现代表了理解非牛顿流体重力流稳定性的重要一步。
2020-07-09 physics.flu-dyn
Stability of liquid film coating a horizontal cylinder: interplay of capillary and gravity forces
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
研究水平圆柱体外液膜排水的稳定性，发现毛细力与重力作用的临界Bond数决定液膜破裂，毛细力主导小Bond数下的不稳定性，形成珍珠，而大Bond数下重力主导形成下部调制。
2023-05-15 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Physics-agnostic and Physics-infused machine learning for thin films flows: modeling, and predictions from small data
本文针对垂直下落液膜提出数据驱动降阶建模方法，结合物理无关与物理注入模型，利用少量NS数据校准KS方程，并通过Gappy扩散映射从部分信息预测流场及参数，优于Gappy POD。
2023-01-29 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Impact of a floating flexible plate on the stability of double-layered falling flow
本文研究了顶面带有漂浮柔性板的双层降膜流动稳定性，通过数值求解广义Orr-Sommerfeld特征值问题识别出四种线性稳定性模态，发现柔性板在有限波数区影响显著，提高其刚度可抑制低波数区的不稳定性。
2023-05-17 physics.flu-dyn
Odd-viscosity induced surfactant-laden shear-imposed viscous film over a slippery incline
本研究针对含不溶性表面活性剂的光滑斜面降膜，建立Orr-Sommerfeld边值问题并数值求解，分析odd黏度、剪切、滑移等因素对Yih模、Marangoni模及剪切模稳定性的影响规律。
2023-05-04 physics.flu-dyn
Heat transfer in the flow of a cold, axisymmetric vertical liquid jet against a hot, horizontal plate
本文研究冷垂直液体射流撞击热水平平板的薄膜流动传热，采用修正Keller box方法获得大Reynolds数高精度数值解，并用先进多项式逼近验证结果。
2023-08-03 physics.flu-dyn
Linear and nonlinear instability in vertical counter-current laminar gas-liquid flows
我们考虑气液两相流中界面不稳定性的成因和动力学，作为一个模型的二维槽道流的薄降膜剪切逆流气体。该方法是线性稳定性理论（Orr-Sommerfeld分析）与直接数值模拟的两相流的情况下，非线性扰动。我们研究了三个主要流动参数（液体和气体之间的密度对比、膜厚度、驱动气流的压降）对界面动力学的影响。基于Orr-Sommerfeld理论的能量收支分析揭示了在高密度对比度的情况下多种共存的不稳定模式（界面、剪切、内部），这导致模式合并和模式竞争，但对于低密度对比度，只有一种动态相关的不稳定内部模式。相同的线性稳定性方法提供了一个定量预测的开始（部分）液体流动逆转的气体和液体流速。低密度对比度的绝对和对流不稳定性的研究表明，该系统是绝对不稳定的，但两个狭窄的区域的研究参数空间。直接数值模拟相同的系统（低密度对比）表明，线性理论举行了非常好的大振幅波的发病以及弱非线性波的存在。相比之下，高密度对比度对应更密切的空气-水型系统，虽然线性稳定性理论是成功的，在确定最主要的功能，在界面波动力学在早期到中期的时间，由线性理论选择的短波进行二次不稳定性和波列不再是定期的，而是表现出混乱的动力学，并最终，波翻转。
2015-07-16 physics.flu-dyn
A robust numerical strategy for finding surface waves in flows of non-Newtonian liquids
本文提出一种基于 Chebyshev 多项式和 Galerkin 方法的稳健数值策略，用于分析非牛顿液膜重力下落时表面波失稳的时间稳定性，提供通用稳定性解并验证了其有效性。
2023-11-20 physics.flu-dyn
