Time dependent simulation of the Driven Lid Cavity at High Reynolds Number
本文给出了高雷诺数Re下驱动空腔内二维非定常不可压流动的数值解。在高Re时，存在争议。一些研究预测流动是稳定的，另一些研究发现了时间依赖的非稳定流动，无论是周期的还是非周期的。在这项研究中，驱动盖腔成功地解决了使用一个非常精细的网格，Re高达$30 000$。在$1024\times1024$网格中，采用SSPRK（5，4）格式离散纳维-斯托克斯方程的涡量流方程。使用这种非常精细的网格，得到的结果收敛到一个稳定的解决方案。详细的结果之间的$5 000$和$30 000$ Re。驱动盖腔问题是用NVIDIA GPU使用CUDA编程环境以双精度解决的。
2009-11-20 physics.flu-dyn
Solution to two-dimensional Incompressible Navier-Stokes Equations with SIMPLE, SIMPLER and Vorticity-Stream Function Approaches. Driven-Lid Cavity Problem: Solution and Visualization
在这篇报告中，将提出无因次形式不可压纳维-斯托克斯方程的解。标准基本方法：比较了SIMPLE、SIMPLER（SIMPLE Revised）和涡量流函数法的计算结果，并对标准CFD测试用例驱动腔流进行了分析。研究了不同高宽比和不同雷诺数的空泡。
2004-07-01 physics.comp-ph physics.ed-ph physics.flu-dyn
A numerical study of the transition to oscillatory flow in 3D lid-driven cubic cavity flows
本文对不同雷诺数（$Re$）下的三维（3D）盖驱动立方空腔流动进行了数值研究。采用一阶精确算子分裂、$L^2$投影Stokes求解器、对流的波动方程处理和有限元方法相结合的方法，对不可压缩粘性流体在立方腔中的流动进行了数值求解。对Re $=$ 400、1000和3200的数值计算结果与文献中的数值计算和实验结果吻合较好。模拟结果预测，对于网格尺寸$h=1/96$，从定常流到振荡流（Hopf分叉）的临界Re $_{cr}$在[1870，1875]中的某个位置。通过对Re $_{cr}$前后流体流场畸变的研究，发现Re $< 2000$下三维方腔盖驱动流动中第一对类Taylor-Görtler涡的出现与从定常流向振荡流转变时的流场畸变有关。
2016-04-23 physics.flu-dyn
Intermittency and transition to chaos in the cubical lid-driven cavity flow
数值研究了立方盖驱动流从稳态到阵发混沌的转变。全三维稳定性分析表明，在临界雷诺数$Re_c$ = 1914时，流动经历Andronov-Poincaré-Hopf分叉。对于二维周期性的盖驱动空腔流动，其不稳定模式源于主涡核的离心不稳定性。分析表明，不稳定扰动依赖于升力和反升力机制的组合，以提取其能量从底部流。一旦线性不稳定，直接的数值模拟表明，流动被驱动到一个主要的极限环，最终表现出间歇性的混沌动力学。虽然只有一个本征对的线性化的Navier-Stokes算子是不稳定的，动力学过程中，令人惊讶的是，很好的特点是稳定的本征对之一。
2016-07-18 physics.flu-dyn
Oscillatory elastic instabilities in an extensional viscoelastic flow
已知稀聚合物溶液即使在流体惯性可忽略时也表现出纯弹性不稳定性。在这里，我们报告的定量证据的两个连续的振荡弹性不稳定性的伸长流动的稀聚合物溶液中实现的T形接头的几何形状与长循环腔。这里报告的主要结果是观察和表征的第一个过渡作为一个向前的Hopf分岔导致在一个均匀的振荡状态，由于打破时间平移不变性。这一意想不到的发现是在对比与以前的实验和数值模拟进行类似的范围内的$Wi$和$Re$号码，其中的forward fork分叉成一个稳定的不对称流由于打破空间反演对称性的报告。我们讨论了我们的研究结果和以前的研究，可以归因于长的再循环腔，其中的再循环腔的长度起着至关重要的作用，而不是空间反演的时间平移不变性的突破之间的合理差异。第二个过渡表现为通过时间非周期性的横向波动的染色和未染色的流体流之间的接口在通道交界处和平流下游的平均流量。两种不稳定性的特征在于流体排出速率和流出通道中染色和未染色流体流之间的界面的同时成像。
2015-10-01 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Experimental observation of the steady - oscillatory transition in a cubic lid-driven cavity
粒子图像测速技术应用于立方体中的盖驱动流，以验证数值预测的定常振荡转变比以往观察到的雷诺数低。实验结果与数值模拟结果一致，表明在中平面内的基准二维流动上存在大振幅的振荡运动。在出现振荡的临界雷诺数和频率的值，以及类似的振荡振幅的空间分布得到了很好的协议。
2011-07-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
An improved mathematical model for the sedimentation of microplastic particles in a lid-driven cavity with obstacle
本文建立了一个小颗粒在有障碍物的空腔流中的沉降过程的数学模型，用于模拟微塑料颗粒在河流中的输运。背景流场采用中等雷诺数的定常不可压Navier-Stokes方程模拟。将球形颗粒注入该流场，并求解其运动方程以确定沉积在障碍物表面上的颗粒数量。为了捕捉河床底面上的典型生物有机体和生物膜的影响，障碍物可以对颗粒施加吸引力。各种模拟和参数的研究进行，以确定的障碍物的几何形状，颗粒密度，和上的沉降过程中的吸引力的影响。
2020-05-09 physics.flu-dyn
Viscoelastic Worthington jets & droplets produced by bursting bubbles
本文通过直接数值模拟揭示黏弹性流体中气泡破裂后的射流与液滴形成规律，依据 $Ec$、$De$ 和 $Oh_s$ 划分三种流动状态。
2025-05-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Proper orthogonal decomposition analysis of square lid driven cavity flows containing particle suspensions
本文通过CFD模拟和本征正交分解，研究不同颗粒悬浮面积分数与雷诺数下方形顶盖驱动腔流场的扰动特性与稳定性，揭示主导流动结构及其支配程度。
2024-08-07 physics.flu-dyn
Flow Simulation of Lid-Driven Rectangular Cavity by Using Lattice Boltzmann Method
方腔中的壁面驱动流动已经得到了广泛的研究，但在实际问题中，矩形腔流动出现的频率更高，而且矩形腔的一些流动特性还没有得到充分的研究。本文采用格子玻尔兹曼方法（LBM）对二维矩形空腔内的盖驱动流动进行了数值模拟。首先，对标准方腔进行了验证，给出了不同Re下一次涡和二次涡的速度分布、流函数值和中心位置，并与前人的研究结果进行了比较。然后，在雷诺数Re为4000-8000，纵横轴比Ar为0.4 ~ 2.0的范围内，对矩形空腔的涡动力学进行了模拟和讨论，并真实地绘制了矩形空腔的一次涡流线和中心迁移。最后，详细分析和总结了LBM在矩形腔中产生的稳态、周期、非周期和不稳定现象，以及Re和Ar在矩形腔流动状态转变中的重要作用。通过500 ×（500*Ar）网格下的LBM数值模拟，我们发现，随着Re的增加，Ar固定的矩形腔中的流动状态单调地从稳定态、周期态到非周期态和不稳定态变化;而随着Ar的增加，Re固定的矩形腔中的流动状态非单调地变化。此外，周期态的周期长度随Ar和Re的变化而变化。
2022-11-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Large-eddy simulation of the flow in a lid-driven cubical cavity
本文采用谱元法对雷诺数为12000时的带盖驱动方腔内的湍流进行了大涡模拟。两个不同的亚网格尺度模型，即动态Smagorinsky模型和动态混合模型，已被实施和使用的相关的时间尺度的流所需的持久的模拟。所有过滤级别都使用了应用于物理空间（逐元素方法）和谱（模态）空间的显式过滤器。两个亚网格尺度模型进行了验证，并与现有的实验和数值参考结果进行了比较，显示出非常好的协议。在大涡模拟框架下，研究和讨论了在湍流区域内的盖驱动空腔流动的一些特性，如湍流的不均匀性、下游拐角涡附近的湍流产生、小尺度局部化和螺旋特性等。总能量、总湍流动能或螺旋度等量的时间历程表现出不同的演化，但只是在相对较长的瞬态周期之后。然而，平均值仍然非常接近。
2007-09-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Numerical Study of Lid Driven Cavity with Mixed Convection
本文对雷诺数为5000、普朗特数为7、以水为工质的盖驱动空腔内的二维流动进行了直接数值模拟。外壳的两个侧壁都是绝热的（即绝热边界条件），而底板处于较高的温度，顶壁处于较低的温度。通过在不同的Richardson数下进行数值模拟，在Boussinesq近似的范围内从低到中等的幅度变化，研究了底壁加热和顶盖运动的影响。三个标准的情况进行了比较，在第一种情况下，不考虑热效应，只研究由于剪切作用的板的流动。在第二种情况下，只考虑了热效应，而忽略了剪切效应。在第三种情况下，考虑加热和剪切作用的影响（即混合对流）。计算了三种情况下运动平板的阻力，并研究了温度对阻力的影响。为了运行上述模拟，已经开发了一个代码，该代码通过与Ghia等人的非加热情况下的结果进行比较来验证。
2022-09-07 physics.flu-dyn
Sheared stably stratified turbulence and large-scale waves in a lid driven cavity
为了确定控制平均流和湍流的参数，并了解它们对动量和热传递的影响，我们对具有非零垂直平均温度梯度的盖驱动腔中的稳定分层湍流进行了实验研究。我们发现，平均速度模式（例如，大尺度环流的形式和大小）强烈地取决于温度分层的程度。在强稳定层结情况下，强湍流区位于主大尺度环流附近。在强稳定层结的情况下，我们发现了大尺度的非线性振荡，这种振荡可以解释为非线性的重力波。在非线性阶段，速度场和温度场中这些波的主要含能频率之比约为2。波的振幅在弱湍流区域（靠近空腔的底壁）增加，由此垂直平均温度梯度增加。
2014-08-26 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Solution of the square lid-driven cavity flow of a Bingham plastic using the finite volume method
本文研究了有限体积法求解粘塑性流动的性能。选择Bingham塑料的蠕动方形盖驱动空腔流作为测试情况，并且如Papanastasiou [J. Rheol. 31（1987）385-404]。它示出的标准SIMPLE压力校正算法，这是用来解决的代数方程系统，是由有限体积离散化，严重恶化的宾汉数的增加，与相应的增加非线性方程的收敛速度。结果表明，使用SIMPLE算法在多重网格的上下文中显着提高收敛性，虽然多重网格的收敛速度比牛顿流差得多。宾汉数高达1000所获得的数值结果与其他方法的报道结果相比毫不逊色。
2016-04-28 cs.CE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Investigations of the NS-alpha model using a lid-driven cavity flow
在本文中，我们研究了一个亚网格模型的基础上的各向异性版本的NS- $α$模型使用盖驱动的空腔流在雷诺数为10000。以前的NS- $α$模型只用于各向同性形式的数值计算。从欧拉平均各向异性方程[Holm，\textit{Physica D}，第133卷，第215-269页，1999]开发了次网格模型。结果发现，当$α^{2}$是基于网格的数值振荡的发展，表现在流向涡的外观和一个'混合'的速度分布。这类似于Craik-Leibovich机制，区别在于这里的振荡不是物理的，而是数值的。该问题可追溯至在端壁上安装$α^{2}=0$时遇到的$α^{2}$不连续性。另一种定义的$α^{2}$的速度梯度的基础上，而不是网格间距，提出和测试。使用此定义，模型的结果显示出显着的改进。下游壁射流的分裂，均方根和剪切应力剖面被正确地捕获到粗网格。该模型被证明是预测的积极和消极的能量转移在射流冲击区域，在定性与DNS结果。
2008-05-22 physics.flu-dyn
A deterministic-particle-based scheme for micro-macro viscoelastic flows
本文提出融合有限元与确定性变分粒子的微-宏观离散方法，用于稀聚合物流体，并验证其能以少量粒子准确再现 FENE 模型的多种复杂流变现象。
2025-07-23 cond-mat.soft cs.NA math.NA
Numerical study of transitions in lid-driven flows in semicircular cavities
本文结合算子分裂、虚拟区域和有限元方法求解Navier-Stokes方程，研究了半圆腔内三维顶盖驱动流动，获得了产生振荡流动的临界雷诺数，并详细分析了其振荡模式与浅腔的异同。
2024-04-23 physics.flu-dyn
Hyperbolic method to explore multiplicity flow solutions in a four-sided lid-driven cavity
本文采用双曲线方法研究了四边形方腔中不可压缩流动的流场状态。特别是，我们专注于在临界雷诺数$R_e \simeq 130$获得的流动分岔。在双曲线法中，通过引入扩散通量项，将扩散项转化为双曲线项，即附加方程的解。一个经典的黎曼求解器与有限体积离散化，从而采用全通量（分为平流和扩散部分），以解决稳态不可压缩的纳维-斯托克斯方程。流动的不可压缩性通过人工拟压缩性方法处理。通过对伪时间迭代过程中剩余项松弛的分析，证明了我们的数值程序能够检测出分岔。此外，根据两个空间方向上的限流器的组合选择，我们的方法能够在雷诺数高于我们研究中估计为$129.4$的临界值时获得的双流场状态中选择第一或第二稳定解。
2022-07-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Effects of Corner Radius and Knudsen Number on Rarefied Gas Flow in a Lid-Driven Cavity
University of Exeter（埃克塞特大学）；University of Brighton（布莱顿大学）
本研究通过直接模拟蒙特卡洛方法，考察了角半径和克努森数对顶盖驱动空腔稀薄气体流动的影响，发现尖角近似能捕捉全局速度结构，但会忽略局部流动和热力学响应。
2026-09-24 physics.flu-dyn
Non-uniform mesh based FDM simulation of lid-driven cavity problem governed by N-S equations in stream function-vorticity formulation
该研究针对N-S方程描述的驱动方腔问题，开发了适用于非均匀网格的流函数-涡量形式有限差分CFD格式，经与经典结果对比验证了有效性，并分析了网格特性对解精度的影响。
2024-07-14 physics.flu-dyn
A QPINN Framework with Quantum Trainable Embeddings for the Lid-Driven Cavity Problem
Aalborg University（奥尔堡大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）；FPT University（FPT大学）；University of Porto（波尔图大学）
本文提出一种量子物理信息神经网络框架，利用量子神经网络学习数据自适应的量子特征映射，以提高求解非线性流体动力学问题的效率和准确性。
2026-05-12 physics.flu-dyn quant-ph
Performance of the finite volume method in solving regularised Bingham flows: inertia effects in the lid-driven cavity flow
我们扩展了我们最近的工作，在一个盖驱动腔体中的宾汉流体的蠕动流，惯性效应的研究，使用有限体积法和Papanastasiou正则化的宾汉本构模型[J.流变学31（1987）385-404]。所使用的有限体积法属于求解牛顿流问题的非常流行的一类方法，其使用SIMPLE算法来求解离散方程组，并且多年来已经成熟。通过正则化宾汉本构方程，很容易将这样的求解器扩展到宾汉流，因为这所需要的只是修改粘度函数。这是一个诱人的方法，因为它需要最少的编程工作，并提供了成熟的有限体积求解器的所有现有功能。另一方面，正则化引入了一个参数，除了网格间距控制的错误，并使其难以定位的屈服面。此外，方程变得更硬，更难以解决，而在屈服面的不连续性造成很大的截断误差。目前的工作试图调查这样一种方法的优点和缺点，通过将其应用到盖驱动腔的问题的范围内的宾汉和雷诺数（分别高达100和5000）。通过采用诸如多重网格、局部网格细化和外推程序的技术来减少正则化参数对屈服面计算的影响（Liu等人，J. Non-Newtonian Fluid Mech.102（2002）179-191），获得了令人满意的结果，尽管该方法的弱点随着宾汉数的增加而变得更加明显。
2016-05-02 cs.CE physics.comp-ph physics.flu-dyn
What does anti-Fourier heat-flux agreement validate? Observability of the fourth-order closure state in a rarefied lid-driven cavity
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文通过理论分析和DSMC、R13、R26数值实验，证明稀薄空腔流中热通量无法唯一确定四阶封闭态，且R26在捕捉环流和热通量方向时优于R13，差异主要存在于壁面与角落层。
2026-09-24 physics.flu-dyn
Finite difference physics-informed neural networks enable improved solution accuracy of the Navier-Stokes equations
本文提出有限差分物理信息神经网络结合区域分解方法，在不使用已知解的情况下提升顶盖驱动方腔问题近壁区域求解精度并生成准确的二次涡。
2024-12-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Machine Learning in Viscoelastic Fluids via Energy-Based Kernel Embedding
研究提出一种基于粘弹性应力模型的核函数，将流场快照隐式嵌入RKHS且其平方范数等于总机械能，无需超参数调优即可提供自然度量并支持流场重建，实验证明该方法在提取相干结构和能量重建精度上优于传统PCA等方法。
2024-08-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A reduced-order model of three-dimensional unsteady flow in a cavity based on the resolvent operator
提出了一种新的非线性流动降阶模型。该模型源于预解分解，其中纳维-斯托克斯方程的非线性平流项被认为是傅立叶空间中的线性系统的输入。结果表明，Taylor-Görtler涡可以表示从低阶预解分解的非线性盖驱动的空腔流。本方法提供了一个近似的脉动速度给定的时间平均值和时间历史的一个单一的速度探头。
2016-06-15 physics.flu-dyn
Gaussian kinetic representations of rarefied nonequilibrium flows
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
研究稀薄非平衡流，引入高斯动力学表示，通过正对数密度相空间模型和矩场模型，在无明确矩监督下恢复相关物理量，给出紧凑连续壁面传输映射。
2026-07-08 physics.flu-dyn
Longitudinal and transversal flow over a cavity containing a second immiscible fluid
本文导出了含第二不互溶流体的矩形空腔剪切流场的解析解。虽然单相流体在空腔上的流动是流体动力学中研究的标准情况，但是在填充有第二不混溶流体的空腔上的流动很少受到关注。空腔内的流场被认为是定义一个边界条件的外流，它采取的形式与局部变化的滑移长度的Navier滑移条件。滑移长度函数是由盖驱动空腔流的相关问题确定的。基于Stokes方程和复分析，可以导出横向和纵向情况下空腔上方流场的封闭解析表达式。结果是一个相对简单的函数，它显示了流场对空腔几何形状和填充空腔的介质的依赖性。解析计算的流场与数值解纳维-斯托克斯方程的结果吻合得很好。在这篇文章中提出的研究是相当实际的相关性，例如超疏水表面上的流动。
2012-06-26 physics.flu-dyn
Cavity dynamics after the injection of a microfluidic jet in capillary bridges
固体和液体物体（射弹）对液体和软固体（目标）的撞击通常导致在撞击物体内部产生和膨胀空气腔。空泡膨胀和坍缩的动力学不仅取决于靶的特性，而且取决于弹丸的惯性。在本文中，我们研究了热空化过程中产生的微流体射流对两个平行平面壁之间的毛细桥的影响。不同的毛细管桥类型进行了研究，牛顿液体，粘弹性液体和琼脂糖凝胶。因此，我们比较了各种材料性质之间的空腔形成和塌陷。此外，我们建立了射流穿越毛细桥的临界冲击速度模型。我们的研究结果表明，琼脂糖凝胶的储能模量低于176 Pa，可以模拟为液体的这种过渡。然而，预测的转变偏离具有较高储能模量的琼脂糖凝胶。此外，我们显示了不同类型的空腔崩溃，这取决于韦伯数和毛细管桥的属性。我们的结论是崩溃的类型决定了夹带气泡的数量和大小。此外，我们还研究了润湿性对粘附力和接触线耗散的影响。我们的结论是，空腔崩溃时，疏水壁沃辛顿射流是积极有利的。相比之下，对于亲水性壁，接触线耗散是在相同的数量级的冲击射流的能量，抑制沃辛顿射流的形成。我们的研究结果提供了防止气泡截留的策略，并对无针注射应用和增材制造等应用的腔动力学进行了估计。
2022-07-06 physics.flu-dyn
Computational Study of Rarefied Gas Flow and Heat Transfer in Lid-driven Cylindrical Cavities
本研究通过DSMC和DUGKS数值模拟，系统研究了圆柱形驱动盖腔体内稀薄气体流动与传热，揭示了膨胀冷却、粘性耗散及逆梯度传热等效应，并比较了不同腔体形状，为MEMS/NEMS设计提供参考。
2023-05-16 physics.flu-dyn
Three-dimensional flow in cavity with elevated helicity driven by parallel walls
所提出的三维立方体空腔中的流动由其平行壁在垂直方向上移动来驱动，以创建真正的三维高度分离的涡流，但具有计算域的简单单块立方体几何形状。螺旋度水平的升高是由平行壁产生的主涡轴向的壁运动引起的。采用二阶迎风格式和200^3网格，数值求解速度矢量场。螺旋度，归一化螺旋度和运动学涡数的大小进行评估雷诺数从100到1000。讨论了轴向垂直的两个主涡的形成和二次涡的形态。计算结果进行了比较，著名的3-D再循环腔流的情况下，盖在平行于腔侧壁的方向上移动。此外，结果进行了比较，对角顶部驱动的空腔和空腔流动驱动的移动的顶部和侧壁。所提出的流动的流线表明，从空腔的顶部和底部出现的颗粒混合良好。定量评估混合的两种流体在拟议的空腔流证实，混合发生的速度比在基准的情况下。
2018-07-13 physics.flu-dyn
Topological flow data analysis for transient flow patterns: a graph-based approach
Kyoto University（京都大学）；Kyushu University（九州大学）；Saitama University（埼玉大学）；University of Toyama（富山大学）
本文提出基于拓扑流数据分析的瞬态流模式时间序列分析方法，用于研究雷诺数14000至16000的腔体流动，揭示流态从周期到准周期和混沌的转变及拓扑变化与能量、涡量变化的关系。
2026-04-13 math.DS physics.flu-dyn
Physics-Constrained Deep Learning of Incompressible Cavity Flows
不可压缩流动的高分辨率模拟已经成为一系列工程应用的常规。尽管他们的日常使用，由于高维参数空间目前大多数实际应用中，全面的探索可用的参数空间往往是不切实际的。在这项工作中，我们展示了物理约束的深度学习方法的能力，它提供了一种有效的方法，可以从高分辨率计算流体动力学模拟中以最小的数据量探索高维参数空间。作为一个具体的应用，我们选择了一个二维盖驱动空腔流的问题。虽然给一个广泛的治疗的经典案例的一个正方形腔，我们延长分析治疗等腰梯形。在这样做时，确定解决方案的参数的数量不仅包括雷诺数，而且还包括表征空腔几何形状的两个附加参数。因此，连同配置空间中的流量和压力的$\left( x, y \right)$变化，这三个参数的存在导致解在5D空间中变化。结果表明，在没有数据的情况下，物理约束的方法是能够提供一个准确的描述空腔流在这个5D空间的雷诺数的中间值，但未能训练足够高的雷诺数。相比之下，使用少量的流量数据，一个单一的神经网络能够提供一个准确的描述范围广泛的雷诺数和空腔的几何形状。一旦经过训练，这样的模型就提供了一个快速的替代物，可以用来有效地探索5D空间。该5D代理模型随后被用于确定临界参数值的合并和分裂的旋涡的雷诺数和空腔的几何形状是不同的。
2022-11-11 physics.flu-dyn
Driven cavity flow: from molecular dynamics to continuum hydrodynamics
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了无滑移边界条件引起非物理应力发散的盖驱动空腔流动中流体的滑移。MD结果不仅显示了流体滑移的存在，而且验证了Navier滑移边界条件的有效性。为了更好地理解该问题中的流体滑移，基于对Navier边界条件和牛顿应力的MD验证，建立了连续流体动力学模型。我们的模型没有可调参数，因为所有的材料参数（密度，粘度和滑移长度）直接从MD模拟确定。从连续介质计算的稳态速度场与MD模拟的稳态速度场从分子尺度结构到全球流动都是定量一致的。主要发现如下。在移动和固定固体表面相交的拐角附近，存在核心部分滑移区域，其中滑移在移动固体表面处很大，并且从相交处迅速衰减。特别地，该核心区域的结构几乎与系统大小无关。另一方面，对于足够大的系统，出现额外的部分滑移区域，其中滑移以$1/r$变化，其中$r$表示沿着移动固体表面到拐角的距离。这一宽幂律区域的存在与应力的渐近$1/r$变分和Navier边界条件是一致的。
2004-03-06 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
A coupled approximate deconvolution and dynamic mixed scale model for large-eddy simulation
采用基于van Cittert方法的近似解卷积模型对不可压牛顿流体流动进行了大涡模拟。采用勒让德谱元法对滤波后的纳维-斯托克斯方程进行空间离散。提出了一种新的变体的近似反褶积模型混合的混合尺度模型，使用动态评估的亚网格粘度常数。在雷诺数为12'000时，通过比较大涡模拟和直接数值模拟的结果，验证了该模型的正确性。亚网格模拟的情况下，共存的层流，过渡区和湍流区，如盖驱动的立方腔流是一个具有挑战性的问题。此外，耦合的谱元方法具有非常低的数值耗散和色散，建立了一个非常适合的框架，分析效率的亚网格模型。一阶和二阶统计使用这个新模型得到的直接数值模拟显示出非常好的协议。过滤操作依赖于在模态基础上应用的可逆过滤器，并保持跨元素的C0连续性。为了保持数值稳定性，不需要对动态参数进行裁剪。
2007-09-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Impact of a microfluidic jet onto a pendant droplet
高速微流体射流可以通过热空化过程产生：从微流体通道内的液体蒸发，形成快速膨胀的气泡，并通过流动聚焦效应产生射流。在这里，我们研究的影响和横向的悬垂液滴上这样的射流。在冲击时，产生膨胀的空腔，并且在临界冲击速度以上，射流横穿整个液滴。我们预测的临界穿越速度（i）从一个简单的能量平衡和（ii）通过比较的杨拉普拉斯和动态压力在碰撞过程中产生的空腔。我们将模型预测与实验进行对比，在实验中，我们改变了悬垂液滴的液体性质，并找到了良好的一致性。此外，我们评估了表面活性剂和粘弹性效应如何影响临界冲击速度。我们的研究结果是相关的研究无针注射，在类似的速度和尺寸的射流正在使用。鉴于我们系统的简单性，我们可以系统地改变目标属性，并揭示它们对冲击动力学的影响，这在注射到真实皮肤中时是一个真正的挑战。
2021-05-26 physics.flu-dyn
Fine-tuning physics-informed neural networks for cavity flows using coordinate transformation
Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文提出利用坐标变换对PINNs进行微调，以提高腔流建模的训练效率和收敛性。
2025-12-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.med-ph
Tensor network reduced order models for wall-bounded flows
本研究提出基于张量网络的壁面流动降阶建模框架，以二维方腔流为例验证了其高精度与计算效率优势，可推广至其他流动并助力量子计算流体力学发展。
2023-08-30 physics.flu-dyn quant-ph
Liquid oil painting: Free and forced convection in an enclosure with mechanical and thermal forcing
一个流体动力学视频链接到这篇文章，已提交给流体运动画廊的一部分，第65届美国物理学会会议的流体动力学分部，在圣地亚哥举行，加利福尼亚州，美国，2012年11月17日至20日。该视频用于可视化在矩形外壳中产生的流动，该矩形外壳通过共同的水平边界受到机械和热强制。该系统显示出与水平对流或盖驱动空腔流一致的特征，这取决于热搅拌和机械搅拌之间的比率，并且在链接的视频中显示了三种不同的情况。
2012-09-25 physics.flu-dyn
An explicit meshless point collocation solver for incompressible Navier-Stokes equations
本文提出了一种强形式的无网格点配置显式求解器，用于求解二维瞬态不可压缩粘性N-S方程。我们数值求解控制流方程的流函数涡量公式。我们使用一个统一的笛卡尔嵌入网格来表示流域。我们使用无网格点配置（MPC）方法计算空间导数。我们验证了常用的基准问题，包括盖驱动的空腔流，流动后向台阶和圆柱后的旋涡脱落的数值方案的准确性。我们已经研究了所提出的方案的适用性，通过考虑流的情况下，复杂的几何形状，如在管道中的流动与圆柱形的障碍物，在一个分叉的几何形状的流动，和流动过去的复杂形状的障碍物。我们的方法提供了高精度和优良的计算效率所证明的验证例子，同时保持稳定的时间步长相比，在无条件稳定的隐式方法。
2019-06-10 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Numerical Stability of Explicit Off-lattice Boltzmann Schemes: A comparative study
非格子Boltzmann（OLB）方法由用于求解离散Boltzmann方程的数值方案组成。与通常使用的格子玻尔兹曼方法不同，在OLB方法中空间和时间步长是解耦的。在目前提出的格式，这可以大致分为基于龙格库塔和基于特征，时间步长的大小是有限的，由于数值稳定性约束。在这项工作中，我们系统地比较所提出的计划的最大稳定时间步长的数值稳定性。在整个LB方法，我们调查可用的计划，其中平流近似是明确的，碰撞近似是显式或隐式的。通过对不可压缩流动问题，如泰勒涡流，Poiffille流和盖子驱动的空腔流的基准实施这些计划的比较。结果表明，基于特征线的OLB格式比基于Runge-Kutta格式具有更好的数值稳定性。此外，我们还观察到，对于这里测试的流动问题，与类似方案相比，Bardow等人[1]提出的方案在时间步长方面是最稳定和计算效率最高的方案。
2015-01-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Modeling and Simulation of Non-equilibrium Flows with Uncertainty Quantification
在气体动力学的研究中，理论建模和数值模拟大多建立在确定性的设置上。考虑到流体理论中的粗粒度建模，流场解与真实世界物理之间可能存在相当大的不确定性。从分子水平到流体动力学水平研究不确定性的产生、传播和演化，为发展合理的理论和可靠的多尺度算法带来了巨大的机遇和挑战。本文研究了多尺度气体动力学系统的随机行为，特别是非平衡效应。基于动力学模型方程及其升尺度宏观系统，采用随机Galerkin方法进行了理论分析。采用一种新的随机动力学格式对均匀松弛、正激波结构、剪切层和盖驱动空腔问题进行了数值模拟。不同种类的不确定性与气体演化过程有关。新的物理观测，如平均场和不确定性之间的协同传播模式，不同阶数的不确定性的敏感性，以及从连续到稀薄区域的边界效应的影响，将被识别和理论分析。本文作为一个启发式的研究量化的不确定性在多尺度流动动力学。
2020-08-06 physics.comp-ph physics.flu-dyn
An artificial neural network approach to bifurcating phenomena in computational fluid dynamics
SISSA（国际高等研究院）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Catholic University of the Sacred Heart（圣心天主教大学）
本文提出一种结合人工神经网络与POD降阶模型的方法，用于研究Navier-Stokes方程中多参数化分岔现象，并通过降阶流形分岔图高效追踪临界点演化与流型行为。
2021-09-22 cs.LG cs.NA math.NA
