Particle-Laden Fluid on Flow Maps
本文提出基于粒子流图的含颗粒流体模拟框架，通过 Poisson 耦合物理颗粒与虚拟流图粒子，并用路径积分纳入粘性和阻力，实现高保真墨水扩散等复杂现象模拟。
2024-09-10 cs.GR physics.flu-dyn
Sedimentation of a surfactant-laden drop under the influence of an electric field
本文从理论上研究了在电场作用下，含表面杂质的可变形粘性液滴的沉降问题。表面活性剂的对流与电流体动力学流动和沉降的组合效应一起导致局部变化的表面张力，其随后通过Marangoni、Maxwell和流体动力学应力的相互作用改变液滴动力学。在小毛细管数和小电雷诺数的假设下，采用正则摄动法求解耦合的控制方程组。结果表明，当一个漏电介质液滴在另一个漏电介质液滴中沉降时，Marangoni应力会强烈地对抗电流体动力学运动，从而引起内部流型的相应变化。这种效应进一步导致液滴沉降速度的延迟，否则液滴沉降速度会由于电荷对流的影响而增加。对于高流动性表面活性剂（高Peclet数极限），液滴表面变得固定，电荷对流效应完全消除。对于非球形液滴形状，Marangoni应力的影响被流场上的“尖端拉伸”效应所克服。结果表明，随着表面张力对局部表面活性剂浓度的敏感性增加，液滴变形加剧。因此，对于扁圆型变形，升高的拖曳力导致速度进一步降低。由于类似的原因，扁长液滴比无表面粒子的情况经历更小的阻力并且沉降更快。此外，随着界面张力对表面活性剂浓度的敏感性增加，赤道附近的不对称变形得到抑制。
2018-01-19 physics.flu-dyn
Migration of a surfactant-laden droplet in non-isothermal Poiseuille flow
本文用解析法和数值方法研究了背景非等温Poillille流存在时含表面杂质的粘性液滴的运动。具体而言，界面Marangoni应力的影响，由于表面活性剂和温度的不均匀分布在液滴界面上的速度和方向的运动的液滴沿中心线的施加Poilluille流的存在下，线性变化的温度场进行了研究。在不存在热对流、流体惯性和形状变形的情况下，本体不溶性表面活性剂的界面输送由表面Peclet数决定，表面Peclet数代表表面活性剂的平流输送相对于扩散输送的相对强度。我们得到的解析解的表面Peclet数的小和大的值。对任意表面Peclet数的情况，得到了数值解，并与解析解进行了比较.取决于温度梯度的方向相对于所施加的Poilluille流，表面诱导的Marangoni应力影响的液滴速度不同。当所施加的温度在所施加的Poillille流的方向上增加时，与无表面活性剂的液滴相比，表面活性剂延缓液滴运动。然而，当所施加的温度在所施加的Poilluille流的方向上降低时，表面活性剂的存在可能会增加或减少液滴速度的大小，这取决于相关的管理参数。此外，对于特定的值的管理参数，我们观察到的液滴运动方向的变化，由于表面活性剂的存在下，这可能会产生显着的后果，在液滴的微流体系统的设计。
2016-09-26 physics.flu-dyn
Study and derivation of closures in the volume-filtered framework for particle-laden flows
本文研究了体积过滤流体动量方程中各闭合项的影响，推导了粘性闭合与颗粒动量源规则化的解析表达式，提出了亚过滤应力张量模型与修正对流项以解决稳定性问题，并给出了点颗粒模拟的指导原则。
2024-02-08 physics.flu-dyn
The effect of polydispersity in a turbulent channel flow laden with finite-size particles
我们研究湍流通道流动的单分散和多分散悬浮液的有限尺寸的球体通过直接数值模拟，使用浸没边界法来考虑分散相。考虑具有3种不同的颗粒半径高斯分布的悬浮液（即3种不同的标准偏差）。分布集中在单分散悬浮液的参考颗粒半径上。在最极端的情况下，最大颗粒的半径是较小颗粒的4倍。我们考虑两种不同的固体体积分数，2%和10%。我们发现，对于所有的多分散的情况下，流体和颗粒的统计没有实质性的改变，相对于那些单分散的情况。平均流向流体和颗粒速度分布几乎完全重叠。稍大的差异被发现粒子速度波动。随着分布的标准偏差增加，这些值在靠近壁处增加，在靠近中心线处减少。因此，悬浮液的行为主要由排除的体积效应决定，而与粒径分布无关（至少对于本文研究的半径）。由于湍流混合，颗粒均匀地分布在通道上。然而，较小的颗粒可以更多地渗透到粘性和缓冲层中，并且其中的速度波动被改变。粒子对统计的非平凡结果。
2017-05-24 physics.flu-dyn
Exact regularized point particle (ERPP) method for particle-laden wall-bounded flows in the two-way coupling regime
将精确正则化点粒子（ERPP）方法推广到有壁面存在时粒子与流体的相间动量耦合问题，考虑了由于粒子靠近固体边界而产生的涡量。ERPP方法通过允许模拟广泛的参数空间（斯托克斯数、质量负载、颗粒与流体密度比和雷诺数）和不均匀的颗粒空间分布（每个计算单元很少颗粒）来克服其他方法的局限性。对增强型ERPP算法进行了详细的解释，并考虑全局脉冲平衡对算法进行了验证。在颗粒靠近壁面的情况下，这是壁面有界湍流中的一种常见情况，对总冲量的主要贡献来自固体边界处的颗粒诱导涡量。该方法被应用于直接数值模拟中的双向耦合制度，以解决湍流调制的含颗粒的湍流管流。研究了质量载荷、斯托克斯数和颗粒与流体密度比对颗粒流动的影响。相对于非耦合情况，阻力要么不变，要么被颗粒增加。在所考虑的参数空间中没有发现阻力减小。动量应力预算，其中包括一个额外的压力贡献的颗粒，提供了背后的阻力行为的理由。额外的应力产生了一个朝向壁面的动量通量，它强烈地改变了粘性应力，粘性应力是固体边界处阻力的罪魁祸首。
2019-07-20 physics.flu-dyn
Slender-body theory for viscous flow via dimensional reduction and hyperviscous regularization
基于降维和超粘性正则化的概念，提出了一种新的细长体粘性流动理论。浸没在粘性流体中的扁平、细长或点状刚体的几何形状近似为低维物体，并将超粘性项添加到流动方程中。超粘滞性是由普通粘滞性与长度平方的乘积给出的，该长度被证明扮演任何低维物体的有效厚度的角色。简单问题的显式解决方案说明了所提出的方法是如何能够代表与良好的近似的速度场和阻力所产生的刚性运动的浸没机构，在类比与经典的细长体理论。这种方法有可能开辟更有效的计算技术的道路，因为几何形状的复杂性可以显着降低。然而，这是以涉及速度场的高阶导数为代价实现的。重要的是，降维和超粘性正则化，结合适当的数值方案，也可以用于惯性不可忽略的情况。
2014-01-28 physics.flu-dyn
Momentum and kinetic energy transport in supersonic particle-laden turbulent boundary layers
本研究通过直接数值模拟马赫数2.0下双向力耦合粒子湍流边界层，发现粒子抑制湍流脉动甚至导致层流化，并阐明了粒子反馈力、耗散对动量与动能输运及温度场的影响。
2024-06-28 physics.flu-dyn
Euler-Lagrange study of Microbubble-Laden Turbulent Flow over Superhydrophobic surfaces
本文通过双向耦合欧拉-拉格朗日方法与直接数值模拟，研究微气泡注入与超疏水表面结合的协同减阻效应，发现柱型SHS与微气泡组合最有效，而脊型SHS与微气泡组合反而增阻。
2025-04-10 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Boundary Thickening-based Direct Forcing Immersed Boundary Method for Fully Resolved Simulation of Particle-laden Flows
提出了一种基于边界增厚的直接强迫（BTDF）浸没边界（IB）方法，用于有限尺寸颗粒不可压粘性流动的全分辨模拟。通过稍微加厚边界厚度，固体边界上的拉格朗日点与其相邻的流体欧拉网格之间的局部通信得到改善，基于隐式直接强迫（IDF）方法和正则化δ函数的单位分割条件。这种策略产生了一个简单的，但更好地施加无滑移和无渗透的边界条件比传统的直接强迫（DF）技术。特别是，该BTDF方法可以达到与其他代表性的改进方法，如多直接强迫（multi-direct forcing，简称DF）、隐式速度校正（implicit velocity correction，简称IVC）和再生核粒子方法（reproducing kernel particle method，简称RKPM）相媲美的数值精度，而其计算成本却保持得很低，与传统DF方法几乎相当。还揭示了边界增厚的最佳厚度值对正则化δ函数形式的依赖性。通过将格子玻尔兹曼方法（LBM）与BTDF-IB耦合，对圆柱绕流的爬行流动（Re=0.1）、定常旋涡分离流动（Re=40）和非定常旋涡脱落流动（Re=200）进行了数值模拟，验证了BTDF-IB方法的鲁棒性。
2018-06-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Dynamics of Particle-laden Turbulent Suspensions: Effect of particle roughness
本文开发F3T模型研究粗糙颗粒在湍流库埃特流中的动力学，发现粗糙度显著提高颗粒速度与角速度脉动，模型可定量预测颗粒分布与速度剖面。
2023-11-16 physics.flu-dyn
Particle-resolved simulations of four-way coupled, polydispersed, particle-laden flows
本文提出一种基于同位网格和浸没边界法的颗粒解析直接数值模拟框架，结合接触与润滑模型处理颗粒间作用，经并行优化与实验验证后，成功模拟单分散和双分散流化床并复现入流速度与孔隙率的幂律关系。
2022-06-22 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Cross-stream migration of a surfactant-laden deformable droplet in a Poiseuille flow
本文研究了悬浮在不溶于水的表面活性剂存在下的无限泊里叶流中粘性变形液滴的运动。假设流体和热量的对流传输可以忽略不计，我们进行小变形扰动分析以获得液滴迁移速度。液滴动力学强烈依赖于沿液滴界面的表面活性剂的分布，这是由表面活性剂的对流输送的相对强度相比，表面活性剂的扩散输送。目前的研究集中在以下两个限制：（i）当表面活性剂的传输是由表面扩散为主，和（ii）当表面活性剂的传输是由表面对流为主。在第一种极限情况下，可以看出液滴的轴向速度随着表面活性剂沿表面平流的增加而减小。另一方面，基于液滴相的粘度与载体相的粘度之比，在三个不同的制度下分析了横流迁移速度的变化。在第一制度的迁移速度随表面平流的表面活性剂的增加，虽然没有改变液滴迁移的方向。对于第二制度，液滴的横流迁移的方向根据不同的参数而改变。在第三种情况下，迁移速度仅受表面活性剂分布的任何变化的影响。对于较高的表面平流的表面活性剂的表面扩散相比的其他限制，液滴的轴向速度被发现是独立的表面活性剂的分布。然而，交叉流速度被发现，在表面活性剂分布的不均匀性的增加而减少。
2017-05-04 physics.flu-dyn
The 'Brazil-nut effect' in bidisperse particle laden flow on an incline
本研究利用润滑理论/薄膜模型构建守恒律方程组，揭示了斜面上双向分散悬浮液中较大颗粒上升至顶部的“巴西果效应”，并准确预测了不同参数下的三重激波与奇异激波结构，理论与实验高度吻合。
2025-05-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-viscous Regularization of the Davey-Stewartson Equations: Analysis and Modulation Theory
在本研究中，我们感兴趣的Davey-Stewartson方程（DSE），模型包的表面和毛细重力波。我们专注于椭圆椭圆的情况下，它是已知的，DSE可能会开发一个有限时间奇点。我们提出了三个系统的非粘性正则化的DSE在各种参数制度下的有限爆破的解决方案DSE发生。我们建立了所有初始数据的正则化系统的全局适定性。正则化系统，这是受$α$ -模型的湍流，因此被称为$α$ -正则DSE，也被视为无界，奇摄动DSE。因此，我们还推导出减少系统的常微分方程的$α$ -正则化的DSE通过使用调制理论调查的机制与建议的非粘性正则化防止形成的奇异性的正则化的DSE。这是Cao，Musslimani和Titi关于非粘性$α$ -正则化非线性薛定谔方程的工作的后续。
2016-05-06 math.AP physics.flu-dyn
Thermally modulated cross-stream migration of a surfactant-laden deformable drop in a Poiseuille flow
在本研究中，我们调查的横向流迁移的变形液滴悬浮在非等温Poillille流中存在的散装不溶性表面活性剂。由于控制方程系统中存在的非线性，采用渐近方法，以捕捉各种影响参数之间的复杂和非平凡的耦合。在流体流动惯性和热能对流输运可忽略的假设下，通过小变形微扰分析得到了两种极限情况下的液滴迁移速度，即对流驱动的表面活性剂输运和表面扩散主导的表面活性剂输运.在这些限制的情况下，横向流动的液滴的迁移进行了研究，在相同的方向上施加的恒定的温度梯度，以及在相反的方向施加的流量。对于前一种极限情况，液滴总是向流动中心线迁移。对于高粘性液滴，其横流迁移的方向反转。当温度在施加的流动方向上降低时，横流迁移速度随着施加的温度梯度的增加而降低，直到达到临界点，在该临界点处没有横流迁移。超过临界点，横流速度的大小逐渐增加。低于临界温度梯度的液滴向流动中心线迁移;然而，高于临界温度梯度的液滴则远离中心线移动。对于表面活性剂运输为主的表面对流的其他限制情况下，横向流速度的大小被发现是显着更大，并在同一时间独立的液滴载体相粘度比。
2017-11-23 physics.flu-dyn
Dynamics of particle-laden turbulent Couette flow. Part2: Modified fluctuating force model (M-FFS)
在体积分数范围$ϕ>10^{-4}$中，对载有颗粒的湍流Couette流[1]进行的双向耦合DNS模拟显示，超过临界体积分数$ϕ_{cr}\sim7.875\times10^{-4}$后，湍流强度会不连续地降低。由于高惯性颗粒的存在，湍流剪切产生的急剧减少被认为是湍流不连续衰减的主要原因。在这篇文章中，粒子相统计进行了探讨。双向耦合DNS显示，横向流（y）和展向（z）方向的均方速度分布是平坦的，并且随着$ϕ$的增加而增加，因为较高的碰撞频率有助于将流向动量传递到展向和壁面法线方向。而流向脉动随载荷的增加而减小并趋于平缓。在具有$ϕ>ϕ_{cr}$的区域中，颗粒速度波动驱动流体相速度波动。此外，观察到单向耦合DNS和波动力模拟（FFS）[2]能够在$ϕ<ϕ_{cr}$区域中以合理的精度预测颗粒相统计，其中壁-颗粒碰撞时间和颗粒间碰撞时间小于颗粒的粘性弛豫时间。对于$ϕ>ϕ_{cr}$，由于FFS在捕获湍流衰减和平均流体速度剖面变化方面的限制，观察到单向耦合DNS和FFS的预测中的显著误差。本文成功地建立了一个修正的FFS模型（M-FFS），该模型修正了平均流速剖面和零扩散系数。
2022-04-01 physics.data-an physics.flu-dyn
Long-range hydrodynamic response of particulate liquids and liquid-laden solids
在粘性颗粒液体中，例如悬浮液和聚合物溶液，由于局部扰动而产生的大距离稳态流动通常用流体动力学筛选来描述--超过相关长度$ξ$，响应从以其粘度$η_0$为特征的纯溶剂的响应下降到具有粘度$η$的宏观液体的响应。对于$η>>η_0$的情况下，我们表明，根据一般的保护参数，这种筛选图片，而渐近正确的，应该在一个重要的方式进行改进。微观和宏观行为之间的交叉在很宽的距离范围$ξ<<r<<ξ\sqrt{eta/η_0}$上逐渐发生。在充满液体的固体中，如胶体玻璃、凝胶和充满液体的多孔介质，其中$η-->\infty$，这种中间行为占据了整个大距离响应。中间流场是由质量位移效应而不是动量扩散效应引起的，它具有几个独特的特征：（1）它具有偶极形状，具有$1/r^3$空间衰减、负横向分量和消失的角平均。(ii)其幅度取决于通过$η_0$和单独的$ξ$的液体性质;因此，在$ξ$通过几何形状固定的情况下（例如，对于紧密限制在固体基质中的颗粒液体），大距离响应与颗粒浓度无关。(iii)中间场以非扩散方式建立，具有与距离无关的弛豫速率，使其在达到稳态之前在大距离处占主导地位。我们在三个模型系统中证明了这些一般性质。
2008-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
A hybrid immersed boundary method for dense particle-laden flows
提出混合浸入边界方法HyBM，通过在近颗粒或域壁处采用非对称插值/扩散支撑、其余位置保持经典对称格式，提升稠密颗粒载流模拟精度。
2023-01-31 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Inertial particle velocity and distribution in vertical turbulent channel flow: a numerical and experimental comparison
本文研究了两种不同体积浓度（$Φ_{V} = 3 \times 10^{-6}$和$Φ_{V} = 5 \times 10^{-5}$）下，Stokes数为$St^{+} = 58.6$的含惯性颗粒的垂直槽道湍流的统计特性。两个独立的直接数值模拟模型，利用点粒子的方法进行比较，最近的实验测量，所有相关的无量纲参数直接匹配。虽然两个数值模型都是基于相同的一般方法构建的，但实现的细节是不同的，特别是关于如何表示双向耦合。在低体积负荷，这两个数值模型是在一般协议与实验测量，与壁附近的壁法向粒子速度波动的某些例外。在高负荷下，这些差异增加，它被发现，颗粒聚集在模拟中被高估相比，实验观察。对差异的潜在原因进行了讨论。由于这项研究是第一个对数值模型和实验之间的颗粒流统计数据进行一对一比较的研究，因此需要继续努力协调观察到的行为和数值预测之间的差异。
2019-04-19 physics.flu-dyn
Time-dependent lift and drag on a rigid body in a viscous steady linear flow
本文采用随未扰动流动运动的非正交坐标与匹配渐近展开，推导任意形状刚体在一般线性流中瞬时力的主导阶惯性修正，并分析球体及椭球在典型流动中的时间相关升阻力。
2018-06-14 physics.flu-dyn
Bounds to the Basset-Boussinesq force on particle laden stratified flows
本文针对稳定分层地球物理流中的轻质颗粒，推导并数值验证了Basset-Boussinesq力大小的严格界，证明当浮力Stokes数较小时该力可忽略，并指出其对多数海洋颗粒可忽略、仅在强分层或大惯性时需考虑。
2024-10-08 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the clustering of finite-size particles in turbulence
本文对完全湍流中有限大小的重粒子和中性浮力粒子的空间分布进行了实验研究。由于它们的斯托克斯数（即颗粒粘性弛豫时间与典型流动时间尺度的比率）接近1，因此可以预期两类颗粒在特定流动区域中聚集。这是没有观察到的。使用Voronoi分析，我们表明，中性浮力粒子样本湍流均匀，而重粒子集群。一个含义的理解和建模的颗粒负载流，是斯托克斯数不能是唯一的关键参数，只要考虑有限尺寸的物体的动态。
2012-09-14 physics.flu-dyn
The Moving Discontinuous Galerkin Method with Interface Condition Enforcement for the Simulation of Hypersonic, Viscous Flows
本研究针对高超声速粘性流动模拟，为MDG-ICE方法开发了带多种各向异性自适应正则化的Levenberg-Marquardt优化求解器，可防止网格退化，在典型高超声速算例中无需人工耗散即可得到无伪振荡、高对称的热通量结果。
2024-03-08 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
A Robust Lattice Boltzmann Method for Interface-Bound Transport of a Passive Scalar: Application to Surfactant-Laden Multiphase Flows
本文提出一种鲁棒中心矩格子玻尔兹曼方法，结合Jain-Mani变量变换求解界面约束标量输运方程，并与CACE及两流体流动求解器耦合，成功模拟了含表面活性剂液滴在剪切流中的变形与破碎。
2025-04-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Numerical estimate of the viscous damping of capillary-gravity waves: A macroscopic depth-dependent slip-length model
本文提出了一种数值方法来正则化圆柱形容器中运动接触线粘性毛细重力波计算中出现的接触线奇异性。线性化的纳维-斯托克斯方程由容器侧壁上的宏观Navier-like滑移条件补充，其中深度变化的滑移长度将接触线处的自由滑移条件桥接到远离弯月面的无滑移条件。根据来自文献的建议，选择该特征穿透深度作为与本征频率有关的典型斯托克斯层厚度。由于后者是未知的，由此产生的非线性本征值问题，首先简化使用无粘本征频率估计的斯托克斯层厚度。该解决方案，然后示出提供一致的结果相比，文献中使用的无粘本征模估计的不同来源的耗散与被忽略的角落区域的渐近方法。这表明，这种数值正则化方案是合适的检索物理上有意义的结果。
2022-07-14 physics.flu-dyn
Wave collapse proliferation as a mechanism for anomalous dissipation and spontaneous stochasticity
ENS de Lyon, CNRS, LPENSL（里昂高等师范学院，法国国家科学研究中心，LPENSL）
研究聚焦Majda-McLaughlin-Tabak型方程的有限时间波坍塌，通过粘性扩散或非线性饱和正则化动力学，发现坍塌前后两种正则化极限不同，产生自发随机性，为其可应用于更广泛系统提供数值证据。
2026-11-06 physics.flu-dyn
Regularized Stokeslets lines suitable for slender bodies in viscous flow
细长体近似已成功地用于解释低雷诺数流体力学中的许多现象。这些近似通常使用一条奇异解线来表示流动。这些奇点可能很难在数值上实现，因为它们在原点发散。因此，人们已经正规化这些奇点来克服这个问题。这种正则化模糊了一个小斑点上的力，因此消除了发散行为。然而，目前还不清楚如何最好地正则化奇点，以尽量减少错误。在本文中，我们研究了一条正则化的Stokeslets线是否可以描述细长体的绕流。这是通过比较的渐近行为的流动从线的正规化Stokeslets与细长体理论的结果。我们发现，如果正则化参数与细长体的半径成正比，则可以捕获远离物体的流动。这与数值模拟中的假设一致，并提供了比例常数的选择。然而，要捕捉细长体外的近场流动，对正则化斑点的要求就更加严格。这种无法复制的本地行为表明，许多正规化不能满足非滑移边界条件的机构表面上的领先秩序，与最常用的正规化之一，显示出沿任何截面的速度的角度依赖性。这个问题可以用紧支撑的blob来克服，我们构造了一个这样的blob例子，它可以有效地用于模拟细长体的绕流
2021-09-15 cond-mat.soft physics.bio-ph 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
A fast immersed boundary method for external incompressible viscous flows using lattice Green's functions
本文提出了一种求解三维粘性不可压缩无界区域流动的新的并行、高效的浸入边界方法。浸没表面与规定的运动产生的插值和正则化运营商从原始（佩斯金）浸没边界法的离散δ函数方法。与Peskin方法不同，边界力被视为拉格朗日乘子，用于满足无滑移条件。不可压缩纳维-斯托克斯方程离散在一个无界交错笛卡尔网格和求解在有限的操作使用格点格林函数技术。这些技术被用来自动执行自然的自由空间边界条件，并实现一种新的块式自适应网格，通过限制操作的网格单元在附近和近尾区的浸没表面，显着降低了运行时的解决方案的成本。这些技术也使实际的离散粘性积分因子，用于与专门的半显式龙格-库塔格式相结合，以准确和有效地解决微分代数方程描述的离散动量方程，不可压缩性约束，和无滑移约束的建设。从时间积分方案产生的线性方程组有效地解决了使用近似自由嵌套投影技术。离散算子的代数性质被用来减少投影步骤，简单的离散椭圆问题，例如离散泊松问题，这是兼容最近的并行快速多极差分方程方法。在雷诺数高达3,700的低展弦比平板和球体上的数值实验被用来验证公式的准确性和物理保真度。
2016-04-06 physics.flu-dyn
Complex Fluid-Fluid Interface may Non Trivially Dictate Droplet Deformation in an Incipient Flow
本研究从理论上预测了界面粘度对复合液滴变形和体相流变学的影响。手头的系统包括同心复合液滴的稀乳液，其负载有表面活性剂并悬浮在线性流中。在这项研究中，考虑了两种类型的线性流动，即单轴拉伸流和简单剪切流。表面活性剂沿液滴表面的存在导致界面粘度的产生，其不同于本体。该界面粘度产生粘性阻力，该粘性阻力连同液滴表面上的本体流动引起的不均匀表面活性剂分布一起显著改变液滴动力学。对于本研究的渐近方法是用来解决扩散为主的表面活性剂运输的极限情况下的流场。假设的表面活性剂是散装不溶性和可忽略的惯性存在于流体流动中，它表明，界面粘度的存在下，减少了化合物滴的变形，并提高了稀释的双重乳液的稳定性。同时，乳液的有效粘度也随着界面粘度的增加而增加。对于大的界面粘度值，液滴变形被认为增加，因此双重乳液的稳定性是值得怀疑的。
2017-11-23 physics.flu-dyn
A regularization for the transport equations using spatial-averaging
本文探讨了平均技术应用于运输方程作为替代消失粘度。这种方法已被证明是Burgers方程和Euler方程的有效激波正则化，但还没有应用到类似的输运方程。然而，对于这个系统，弱解的经典概念并不总是足够的，因此，一个更一般的概念，分布解包含Dirac-delta函数必须引入。此外，分布解的黎曼问题是已知的弱$*$极限的粘性扰动输运方程的粘性为零。在比较的经典方法的消失粘度，黎曼问题的平均输运方程，它表明，相同的三角洲激波分布解被捕获的过滤消失。数学和物理的动机提供的平均技术考虑，包括一个存在性和唯一性的解决方案在类光滑的初始条件。
2010-07-06 math.AP physics.flu-dyn
Velocity and spatial distribution of inertial particles in a turbulent channel flow
我们目前的速度和空间分布的惯性颗粒分散在湍流向下流动通过一个垂直通道在$Re_τ = 235$和$335$的实验观察。工作流体是载有尺寸选定的玻璃微球的空气，其斯托克斯数$St = O(10)$和$O(100)$分别基于柯尔莫哥洛夫时间尺度和粘性时间尺度。考虑固体体积分数为$ϕ_v = 3{\times}10^{-6}$和$5{\times}10^{-5}$的情况。在更稀的制度，颗粒浓度分布显示近壁和中心线的最大值兼容的湍流强度的梯度下的turbophoretic漂移;的颗粒以类似的速度作为空载流量，除了在近壁区域旅行;和他们的速度波动一般遵循空载流量水平的通道核心，超过它在近壁区域。更密集的制度提出了实质性的差异，在所有测得的统计数据：近壁浓度峰值更明显，而中心线的最大值是不存在的，平均粒子速度下降的对数和缓冲层，和粒子速度波动和沉积速度增强。颗粒位置和速度的空间分布的分析揭示了密集的，细长的集群形成的核心，这往往是优先对齐的流向方向，和旅行速度比不太集中的颗粒。在近壁区，颗粒排列在高度细长的条纹与负流向速度波动，几个通道高度的长度和间隔的$O(100)$壁单元，支持这些被耦合到流体低速条纹典型的壁湍流的观点。粒子速度场包含一个显着的随机不相关运动的组成部分，更突出的高St和近壁区。
2019-04-12 physics.flu-dyn
A Compression-Directional Entropic Stress Method for Shock-Regularized Compressible Flow
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）
提出一种基于信息几何正则化的压缩方向熵应力方法，通过沿压缩主方向的张量应力替代标量熵压力，实现激波选择性正则化，并在多维可压缩流问题中验证其有效性。
2026-05-26 physics.flu-dyn
Modeling the Dense Spray Regime Using an Euler-Lagrange Approach With Volumetric Displacement Effects
由于局部高体积负荷，使用欧拉-拉格朗日方法对密集喷雾状态进行建模具有挑战性。假设为亚网格的液滴簇可以导致流体相的局部低空隙率。在这些条件下，时空变化的流体体积分数应考虑在欧拉-拉格朗日，双向耦合模型。这就导出了零马赫数、变密度的控制方程。使用基于压力的求解器，这会产生压力泊松方程中的源项和非发散自由速度场。为了验证该方法的有效性和预测能力，采用直接数值模拟结合点粒子模型对含颗粒圆射流进行了研究，并与已有的颗粒湍流圆射流$Re_j=5712$实验数据进行了比较。标准的力封闭，包括阻力，升力，马格努斯效应，压力，附加质量以及粘性扭矩作用在每个单独的颗粒在点粒子的模型中采用。此外，由于固体颗粒或液滴，这是通常被忽略的标准的双向耦合的存在下，体积位移的影响，被考虑在连续性和相间的动量传递，以准确地捕捉粒子湍流相互作用的底层结构。预测结果与相应的实验结果吻合较好。
2019-10-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
From Sedimentation to Suspension: Critical Strain as a Predictor of Particle Resuspension Thresholds
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究通过实验揭示了应变是控制颗粒从沉降床到完全悬浮状态的关键参数，建立了基于体积分数的预测模型，为预测稳态和振荡流中颗粒悬浮行为提供了新工具。
2026-04-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Steady undisturbed velocity correction scheme for Euler-Lagrange simulations near planar walls
本文提出一种用于平面壁附近稀疏气固两相流的稳态未扰动速度修正框架，通过镜像法求解Stokes方程的Green's函数并结合网格相关卷积，高效实现了大规模双向耦合Euler-Lagrange模拟的精确修正。
2025-03-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Toward Meshless Turbulent Flow Simulation: LES-Integrated Vortex Particle Method
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文提出了一种融合大涡模拟的涡旋粒子方法，通过高阶代数内核和核心扩散技术，实现对湍流流体的动力学模拟，并验证了其在不同扰动条件下的稳定性与准确性。
2026-01-11 physics.flu-dyn
Enhanced dissipation, hypoellipticity, and anomalous small noise inviscid limits in shear flows
研究了由二维漂移-扩散方程生成的演化半群的衰减和瞬时正则化性质，其中标量由剪切流平流输送，并由完全或部分扩散耗散.我们认为空间周期$\mathbb{T}^2$设置和无通量边界条件的有界通道$\mathbb{T}\times [0,1]$的情况下。在无限Péclet数限制（扩散率$ν\to 0$），我们的工作量化的增强耗散效应，由于剪切。我们还获得了亚椭圆正则化，表明解决方案是即时Gevrey定期，即使只有部分扩散。证明依赖于本地化的谱隙不等式和hypocompativity的思想，用伪微分算子（相当简单的形式）代替权重的增强能量泛函。作为应用，我们研究了被动标量随机扰动的不变测度的小噪声无粘极限，并证明了噪声和扩散之间的经典Freidlin标度可以被修正.特别是，虽然统计稳定的解决方案在$H^1$爆炸的限制$ν\to0$，我们表明，粘性不变测度仍然收敛到一个独特的无粘措施。
2017-02-27 math.AP physics.flu-dyn
Effects of slippage on the dewetting of a droplet
在许多宏观动态润湿问题中，假设宏观界面是准静态的，耗散只出现在接触线附近的区域。当接近动接触线时，需要一种微观机制来规范粘性耗散的奇异性。另一方面，如果流体系统的特征尺寸减小到与微观正则化长度尺度相当的范围，则粘性效应局部化在接触线附近的假设不再合理。在本工作中，这种微观长度是滑移长度。本文用边界元法研究了液滴的去湿过程。具体来说，我们解决了轴对称斯托克斯流与i）的Navier滑移边界条件在固体/液体边界，和ii）的时间无关的微观接触角接触角在接触线。计算了不同滑移长度和平衡接触角下的轮廓演化。当减小滑移长度时，典型的非球形度首先增大，在特征滑移长度$\tilde{b}_m$处达到最大值，然后减小。对于不同的平衡接触角，提出了两种通用的重新标度来描述滑移长度大于或小于$\tilde{b}_m$的行为。在$\tilde{b}_m$附近，边缘轮廓的早期演化可以用相似解来描述。结果被解释在由不同的耗散通道的流场的结构：大滑移长度的粘性拉伸流，中间滑移长度的基板处的摩擦，和小滑移长度的粘性剪切流。这些占主导地位的耗散机制之间的过渡后，我们的研究表明，准静态制度的交叉时，滑移长度是小的液滴尺寸相比。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Bubble dynamics in a Hele-Shaw channel and velocity selection without surface tension
该研究完整求解了无表面张力Hele-Shaw通道中无粘气泡演化的柯西问题，得到新的有理函数类闭式解，发现唯一渐近稳定吸引子选定气泡速度U=2V，数值结果验证了气泡动力学核心特征。
2024-10-09 nlin.PS physics.flu-dyn
Interface-resolved simulations of small inertial particles in turbulent channel flow
本文通过界面解析与单向耦合点粒子DNS的直接对比，研究了湍流槽道流中小惯性颗粒的动力学，发现近壁区因强剪切诱导升力导致两者统计结果存在显著定性差异。
2024-07-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Lagrangian Liouville models of multiphase flows with randomly forced inertial particles
针对随机受力多相流，采用多项式混沌展开描述粒子动力学不确定性，通过分布方法推导并求解Lagrangian形式的Liouville型联合概率密度方程，降低了计算成本且避免了Gibbs振荡。
2025-01-31 math-ph math.MP physics.flu-dyn
