Discovery of propagating trains of oscillons over Faraday waves in a 1D experiment
本研究在一维薄环形腔约束的垂直振动流体层中，发现了法拉第波上自发出现的、以恒定速度同向/反向传播且速度远超法拉第波漂移的局域化尖峰列，为其他参数驱动系统中此类结构的观测提供了研究方向。
2025-04-14 physics.flu-dyn
Hysteretic wave drag in shallow water
在从深水到浅水的运动过程中，可能会出现多个平衡，每个平衡都具有相同的阻力-这种现象可以通过浅水波速度附近的波阻力的局部放大来解释。这意味着出现了几个以前未研究的分叉模式和滞后路线。在这里，我们解决这些非线性动力学，考虑准稳态运动的深，浅水之间的深度是缓慢变化的。我们调查几个理论模型的阻力，这些对我们的拖坦克的实验测量进行比较，然后使用验证的理论，探索分叉模式，使用两个参数：运动的深度和强迫。特别是，使用一个湖泊的正弦深度剖面的案例研究，我们说明，滞后效应可以发挥重要作用的运动速度和行程时间，提出有趣的影响，为海军和赛车应用。
2020-03-23 physics.flu-dyn
About linear threshold of instability Of faraday waves in fluid covered by thin film
从纳维-斯托克斯方程和界面张力作为膜物质浓度的函数的边界条件中找到解。这里使用Chen&Vinals的方法。结果表明，增加系数会导致行驶加速度临界值的增大。
2001-10-03 physics.flu-dyn
A model for Faraday pilot waves over variable topography
Couder和Fort发现，在振动浴上行走的液滴具有某些以前被认为是量子系统独有的特征。这些毫米级的液滴与它们的法拉第波场同步，形成宏观的导频波系统。在本文中，我们利用这一事实，即产生的波几乎是单色的，并提出了一个流体动力学模型，能够定量捕捉弹跳滴和可变地形之间的相互作用。我们表明，我们的简化模型是能够重现一些重要的实验涉及滴地形相互作用，如非镜面反射和单缝衍射。
2017-01-18 physics.flu-dyn
Numerical simulation of Faraday waves oscillated by two-frequency forcing
我们使用拉格朗日粒子修正的水平集方法（粒子水平集方法）对受迫双频振荡的法拉第波进行了数值模拟。在用线性稳定性分析验证模拟之后，我们表明正方形、六边形和菱形图案与实验室实验一致地再现[Arbell和Fineberg，Phys.Rev.Lett. 84，654（2000）和Phys.Rev.Lett. 85，756（2000）]。我们还表明，粒子水平集的高度守恒的体积是必要的模拟。菱形状态的数值结果与弱非线性分析进行了比较。讨论了模拟双频受迫法拉第波的其他模式的困难。
2015-03-15 physics.flu-dyn
Response to "Comment on 'Faraday waves in a Hele-Shaw cell' Phys Fluids 30,042106 (2018)"
这是对引用为PoF 2023，35：029101的评论的回应。我们表明，深度将有一个影响的波高和标度律，我们之前得到的是更可行的使用作为一个先验，给出一个初始的猜测波高没有任何实验信息。这一反应有力地支持了我们以前的工作和标度律的能力。
2023-03-22 physics.flu-dyn
Faraday Waves in a Low-Viscosity Fluid Covered with a Floating Elastic Sheet
本文结合实验与哈密顿理论模型，研究了覆盖浮动弹性薄片的低黏度流体中法拉第波的阈值振幅和波长随频率的变化，理论预测与实验吻合良好。
2023-07-10 physics.flu-dyn
Phase transition characteristics of Faraday waves
实验发现法拉第波在驱动条件变化下经历起始和不稳定性两次突变，其幂律指数可区分液体类别并指示非牛顿性质，据此建立唯象理论模型统一解释法拉第图案特性。
2023-05-13 physics.flu-dyn
Faraday waves under perpendicular electric field
本文统一了垂直振荡与电场对流体表面的效应，分析其对不稳定性的影响，并提出了在行走液滴中的应用可能。
2020-02-13 physics.flu-dyn
The spatial structure of electrostatically forced Faraday waves
从实验和理论两方面研究了空间均匀界面法向时周期电场激发下介质与导电液体界面的不稳定性。特别注意的是激发法拉第波的空间结构。的不稳定性的主导模式提取使用高速成像结合在液-液界面处的光折射评估的算法。研究了液体粘度对失稳临界电压和主波长的影响。总体而言，良好的协议与理论预测的基础上，在无限域中的粘性流体被证明。取决于域边界的相对影响，图案表现出对应于表面谐波或边界独立图案的离散模式。实验和理论之间的协议证实，静电强迫法拉第不稳定性是足够好的理解，这可能铺平了道路，以控制静电驱动的不稳定性。最后但并非最不重要的是，与经典法拉第不稳定性的类比可能使新的方法能够研究迄今为止只观察到的机械强迫效应。
2021-10-29 physics.flu-dyn
Three-dimensional fluid motion in Faraday waves: creation of vorticity and generation of two-dimensional turbulence
我们研究了法拉第波中二维湍流的产生，通过研究该系统中空间周期性涡旋的产生。耦合漫射光成像技术和粒子跟踪算法的测量允许同时观察三维流体运动和波场地形的时间变化。准驻波被发现与空间扩展的流体输运共存。更具体地说，破坏的规则模式的粒子与出现一个复杂的流体运动，其统计数据是类似的二维湍流。我们发现，格子的dronons产生涡在dronon尺度的水平流。这些涡流的相互作用解释了二维湍流如何被几乎驻波所推动。值得注意的是，拉格朗日轨迹的曲率揭示了充分发展的湍流中强迫尺度涡的“足迹”。二维Navier-Stokes湍流应被视为法拉第波中的无序源。这些发现也提供了一个新的模式，在二维流动中的涡量创建。
2014-03-31 physics.flu-dyn
Streaming patterns in Faraday waves
法拉第不稳定性中的波型已经研究了几十年。除了可以在界面处的波上观察到的丰富的动力学，法拉第波下面隐藏着一系列难以捉摸的流动模式-或流动模式-直到现在还没有被详细研究。流动模式是造成流动中的净循环的原因，这让人想起对流单体。在这篇文章中，我们分析了这些流在法拉第波设置进行实验。为了使流动可视化，示踪剂用于生成轨迹图并通过粒子图像测速法（PIV）探测流动速度场。我们确定了三种类型的模式和实验表明，相同的法拉第波可以掩盖流模式，是定性非常不同。接下来，我们提出了一个三维模型，解释在准无粘流体的流动。我们表明，流内的流体产生的体积和边界层之间的复杂耦合。这种耦合可以考虑通过应用修改后的边界条件，在一个三维的Navier-Stokes公式中的大规模流动。基于该理论框架的数值模拟结果与实验结果具有良好的定性和定量一致性。他们还强调了流模式中三维效果的相关性。我们的模拟结果表明，各种实验模式与顶部界面的边界条件密切相关，这可能会受到沿表面存在的污染物的强烈影响。
2016-03-23 physics.flu-dyn
Simultaneous 2D and 3D turbulent flows in Faraday Waves
在自然界中，湍流的存在既不是简单的二维也不是三维，而是边界条件，如变化的分层，迫使它们朝向一个或另一个。在这里，我们报告的第一个证据的共存的2D和3D湍流在实验流驱动的法拉第波在水中。我们发现，在流体表面的反向能量级联和直接的能量级联在下面的三维整体流同时存在。我们的分析基于在水平和垂直平面上测量的时间和空间分辨率良好的速度场。研究结果表明，强烈湍流的2D表面流驱动的3D整体流通过零星的垂直射流作为动量源。
2021-09-02 physics.flu-dyn
Faraday Wave Singularities Trigger Microbubble Jetting
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本研究针对壁面附着气泡在超声下的射流现象，识别三种射流状态，揭示其由气泡界面坍塌模式（锥形/抛物形）通过流动聚焦奇点形成的机制，推导标度律并表征射流特性，为相关超声系统设计提供参考。
2025-10-27 physics.flu-dyn
Mixing induced by Faraday surface waves
CEA（法国原子能及替代能源委员会）
研究通过法拉第表面波诱导混合，发现混合速率呈现非单调变化，揭示了能量输入与障碍减少之间的平衡。
2026-07-27 physics.flu-dyn
Numerical simulation of super-square patterns in Faraday waves
我们报告的法拉第不稳定性的第一次模拟使用全三维纳维-斯托克斯方程域远大于图案的特征波长。我们使用一个大规模的并行代码的基础上的混合前跟踪/水平集算法的拉格朗日跟踪任意变形相界面。在矩形和圆柱形域中进行的模拟产生复杂的图案。特别地，类似于[Douady & Fauve，Europhys. Lett. 6，221-226（1988）; Douady，J. Fluid Mech.221，383-409（1990）]。该图案由两个方形超晶格的叠加组成。我们推测，这种模式是普遍的，如果方形容器是大的临界波长相比。在圆柱体中，靠近外壁的五边形细胞允许方波图案容纳在中心。
2015-05-09 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
Wall-damped Faraday waves in horizontally oscillating two-layer fluid flows
本文实验研究水平振荡双层流体端壁附近法拉第波的起始机制，发现其由毛细力与粘性力平衡调控，阻尼由壁面斯托克斯层厚度决定，并用弱阻尼马蒂厄方程给出临界加速度标度律，与实验高度吻合。
2024-10-18 physics.flu-dyn
Dynamics of the Faraday Instability in a Small Cylinder
流体界面在临界振幅以上的垂直振荡激发法拉第不稳定性，通常表现为驻波图案。从根本上说，这种现象是参数共振的一个例子。在高频下，波长很小，并且模式选择过程是高度非线性的。我们用低频率激发不稳定性，其中波长很大，并且形状受到容器几何形状的高度影响。在这种情况下，细胞模式很容易被激发在一个单独的基础上，所观察到的波类似于从线性理论预测的形式。在我们的视频中，我们强调了这一制度的基本空间和时间动态。此流体动力学视频提交给2013年APS DFD流体运动画廊，这是美国物理学会流体动力学分部第66届年会的一部分（11月24日至26日，美国宾夕法尼亚州匹兹堡）。
2013-10-09 physics.flu-dyn
Experimental Study of Parametric Autoresonance in Faraday Waves
通过法拉第波的参量自共振实现了大振幅非线性波的激发。我们的实验表明，相位锁定到低振幅驱动可以产生持久的高振幅增长的非线性波在耗散系统。所提出的实验与理论非常一致。
2006-03-28 nlin.PS physics.flu-dyn
Alternating hexagonal and striped patterns in Faraday surface waves
在最小六边形区域内对法拉第波进行了直接数值模拟。在很长一段时间里，我们观察到我们称之为准六边形和串珠条纹的图案交替。分析了这些斑图的对称性和空间傅里叶谱。
2012-10-20 nlin.PS physics.flu-dyn
Faraday Waves in Bose-Einstein Condensates -- The Excitation by the Modulation of the Interaction and the Potential
本研究基于三维Gross-Pitaevskii方程，系统分析了通过调制相互作用和势阱在细长各向异性BECs中激发法拉第波的动力学机制，发现激发关键在于共振频率与目标模式，而非具体调制方法。
2023-05-24 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
The stability analysis based on viscous theory of Faraday waves in Hele-Shaw cells
本文针对 Hele-Shaw 细胞中 Faraday 波的线性不稳定性，建立了考虑流体粘性、侧壁阻尼和动态接触角的间隙平均流体动力学模型，并半解析求解，揭示了粘性对临界加速度幅值影响较小但显著改变起始时刻，以及间隙平均阻尼虚部导致色散关系出现异常失谐的机制。
2024-02-22 physics.flu-dyn
Exploratory Study of Chaotic Behavior in Walking Droplets
Duke University（杜克大学）
研究行走液滴在超临界法拉第波中的混沌行为，通过实验验证其轨迹特征及毛细作用影响。
2025-11-30 physics.flu-dyn
Faraday waves covered by a viscoelastic sheet
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
研究通过法拉第波测量自由浮动粘弹性覆盖物的水弹性响应，探讨覆盖物厚度对波的水弹性色散关系、阻尼和各向异性的影响，发现实验结果与理论色散关系存在显著差异，归因于膜面内张力的增加。
2026-05-18 physics.flu-dyn
Faraday-waves contact-line shear gradient induces streaming flow and tracers' self-organization: from rotating rings to spiral galaxy-like patterns
在这封信中，我们实验证明了在一个狭窄的容器中的纵向法拉第波的作用下的小示踪剂的自组织。我们观察到一个恒定电流的形成划分在小细胞的法拉第波的对称性的接口。这些流动电流在每个单元中旋转，并且它们的循环随着波幅而增加。这种流动驱动示踪剂形成图案，其形状取决于法拉第波的振幅：从低到高振幅，我们发现分散的示踪剂，一个狭窄的旋转环和螺旋星系状图案。本文首先描述了地震波的主要模式特征，并对地震波和示踪剂的运动进行了描述。然后，我们实验表明，主要来源的流来自于时间和空间相关的剪切壁接触线，由法拉第波本身创建。最后，我们提出了一个2D模型，认为在法拉第实验中存在的最小成分，即静止循环，拉伸组件由于振荡波和稳定的收敛场，结合产生所观察到的自组织模式。
2020-07-20 nlin.PS physics.flu-dyn
Faraday waves over a permeable rough substrate
我们报告的法拉第不稳定性的实验研究，在振动的流体层位于一个可渗透的和粗糙的基板，包括一个平面的固体板或编织网具有不同的开口和线直径，开放或关闭（由密封涂料）。我们测量了临界加速度和波长（从上到下的图像）在28和42 Hz之间的振动频率的不稳定性的开始。我们观察到，与平板相比，网格导致临界加速度的增加，而波长在没有探索的情况下没有显着改变。为了使观察合理化，我们使用为平底和粘性流体的情况所写的线性理论来定义流体层的有效厚度，这允许定义底部的有效厚度。对于闭合网格，有效厚度仅仅是构成网格的线之间的距离的线性函数，而对于开放网格，它表现出更复杂的行为。我们提出了一个定性的理解所观察到的功能。
2019-04-22 physics.flu-dyn
Liquid Surfaces with Chaotic Capillary Waves Exhibit an Effective Surface Tension
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
研究揭示了混沌毛细波通过动态表面力引起液面孔收缩，并通过有效毛细长度与波能量的关联解释了这一现象。
2023-12-15 physics.flu-dyn
The Onset Acceleration for Surfactant Covered Faraday Waves
本文研究了表面活性剂覆盖的牛顿流体在垂直振动下产生次谐波 Faraday 波的敏感性，推导了考虑表面张力、Marangoni 和 Boussinesq 效应的低粘度流体起振加速度解析表达式，并探讨了其在开发表面粘度计中的潜在应用。
2023-08-02 physics.flu-dyn
Coupled instabilities drive quasiperiodic order-disorder transitions in Faraday waves
本研究通过圆形法拉第系统实验，发现长波振幅调制不稳定性与振荡转变相位不稳定性的耦合驱动了有序-无序准周期转变，为非线性受迫耗散系统的准周期性提供了通用机制。
2022-10-19 nlin.PS physics.flu-dyn
Numerical simulation of two-dimensional Faraday waves with phase-field modelling
采用相场法和Jacqmin（1999）[J. Comput.物理、第155、96节]。它的有效性检查对线性理论。在非线性区域中，与Wright等人（2000）[J.Fluid Mech.，400，1]。在这个比较中，研究了界面区域外的涡量。Jiang等人（1998）[J.Fluid Mech.，v.369，273]，成功地模拟了目前的相场法。
2012-02-20 nlin.CD physics.flu-dyn
A revised gap-averaged Floquet analysis of Faraday waves in Hele-Shaw cells
本文提出一种修正的间隙平均 Floquet 理论，考虑非定常惯性效应，改进 Hele-Shaw 细胞中法拉第波的预测，并解释薄环中的频率失谐现象。
2023-06-20 physics.flu-dyn
Localized Faraday patterns under heterogeneous parametric excitation
法拉第波是一个经典的例子，在一个系统中，一个扩展的模式出现在空间均匀的迫使。受系统中的均匀激发是不合理的，我们研究了实验和理论上的法拉第波的非均匀强迫的效果。我们的实验表明，限制在有限区域的振动导致形成本地化的次谐波图案和改变的发病不稳定性。用于理论计算的原型模型是参数驱动和阻尼的非线性薛定谔方程，这是已知的描述法拉第不稳定性制度。对于高斯空间分布的能量注入，我们表明，波图案的包络的演变可以减少到一个韦伯方程的本征值问题。我们的理论结果提供了很好的预测，我们的实验观察提供的衰减长度尺度的高斯分布是远远大于图案波长。
2019-03-14 nlin.PS physics.flu-dyn
Numerical simulation of Faraday waves
我们数值模拟了两种不可压缩和不可混溶的粘性流体的法拉第波在三维空间的完整动力学。纳维-斯托克斯方程求解采用有限差分投影法耦合前跟踪法的两种流体之间的界面。计算区域在水平方向上是周期性的，在垂直方向上由两个刚性水平板限定。临界加速度和波数，以及在发病时的时间行为进行了比较与Kumar和Tuckerman [J.流体机械279，49-68（1994）]的线性Floquet分析的结果。将有限振幅结果与Kityk等人的实验[Phys.Rev.E72，036209（2005）]进行了比较。特别是，我们重现详细的时空光谱的正方形和六边形的模式在实验的不确定性。
2009-09-22 nlin.PS physics.flu-dyn
From antinode clusters to node clusters: The concentration dependent transition of floaters on a standing Faraday wave
比水密度大的亲水性漂浮球体漂移到表面驻波的振幅最大值（波腹）。因此，一些相同的漂浮物组成了波腹群。然而，超出了过渡值的浮子浓度$ϕ$，我们观察到，相同的领域自发地积累在节线，完全反转的自组织粒子模式的波。从势能估计，我们表明（i）在低的$ϕ$的波腹集群是积极有利的节点和（ii）如何扭转这种情况在高$ϕ$，与实验一致。
2014-05-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Primary thermalisation mechanism of Early Universe observed from Faraday-wave scattering on liquid-liquid interfaces
在过去的200年里，参数不稳定性已经在各种物理系统中得到了研究，如流体，机械设备，甚至暴胀宇宙学。直到几十年前，这种次谐波不稳定响应才作为早期宇宙热化的核心机制出现，在一个被称为预热的理论中。在这里，我们研究了一个参数驱动的双流体界面，通过非线性法拉第波的发病来模拟暴胀预热动力学的关键方面。我们提出了一个详细的分析的有效场论描述界面波通过高阶相关的因式分解性质。尽管一个阻尼和高度相互作用的流体动力学系统的复杂性，我们表明，大振幅法拉第波的散射连接到一个扩大的主要共振带和随后出现的二次不稳定性预测预热动力学。
2022-07-05 astro-ph.CO gr-qc physics.flu-dyn
Faraday instability on a sphere: numerical simulation
我们考虑法拉第问题的球形变体，其中球形液滴受到时间周期性的体力，以及表面张力。我们使用一个完整的三维并行前端跟踪代码来计算参数强迫振荡粘性液滴的界面运动，以及液滴内部和外部的速度场。选择强制频率，以便激发范围从1到6的球谐波数。我们激发波数为1和2的重力波，分别观察到平移和扁长振荡。对于波数3至6，我们激发毛细波，并观察到类似于柏拉图固体的图案。对于低粘度，分谐波和谐波响应都是可获得的。在每种情况下出现的图案解释的上下文中的斑图形成与球对称的理论。
2019-05-11 nlin.PS physics.flu-dyn
Parametric Autoresonance in Faraday waves
本文提出了一种弱非线性驻重力波的参数激励理论。我们表明，通过使用负啁啾，可以激发一个稳定增长的波通过参数自共振。采用平均法导出了主模态的控制方程。这些方程求解解析和数值，典型的初始条件下，无粘和弱粘性流体。结果表明，当通过共振，捕获到共振总是发生时，啁啾率是足够小的。在不同的初始条件下，发现了自谐振发生的临界啁啾率。自共振激励预计终止在大幅度，当底层的恒定频率系统不再表现出一个非平凡的稳定的固定点。
2005-06-03 nlin.PS physics.flu-dyn
Excitation of Faraday-like body waves in vibrated living earthworms
生物细胞和许多生物体大多由液体组成，因此，通过与液滴类比，它们应该表现出一系列基本的非线性现象，例如驻波的出现。在这里，我们测试四种常见的蚯蚓，以证明垂直振动的活蠕虫水平躺在一个平坦的固体表面的结果在发病的次谐波法拉第样体波，这是可能的，因为蚯蚓有一个流体静力学的骨架与灵活的皮肤和充满液体的体腔。我们的研究结果是支持的理论分析的基础上的模型的参数激励的振动，在充满液体的弹性圆柱体中使用的材料参数的蠕虫的身体在文献中报道。在生物体中激发非线性次谐波体波的能力可用于探测并可能控制重要的生物物理过程，如神经冲动的传播，从而为解决具有根本影响的生物学问题开辟了途径。
2019-12-16 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Can weakly nonlinear theory explain Faraday wave patterns near onset?
法拉第问题是一个重要的模式形成系统，它提供了一些中间地带的系统，其中初始不稳定性只涉及一个单一的模式，并在其中复杂性，然后从模式相互作用或二次分叉的结果，并在系统是高度湍流和许多空间和时间模式被激发的情况下。它是一个丰富的来源，新颖的模式和理论工作，旨在了解如何和为什么这样的模式发生。然而，将理论与实验联系起来是特别具有挑战性的：实验很难进行;感兴趣的参数范围（大盒子，中等粘度）以及求解自由边界纳维-斯托克斯方程的技术困难使得问题的数值解很难;并且不稳定性导致整个不稳定波矢量圆的事实提出了相当大的理论困难。原则上，弱非线性理论应该能够预测哪些模式在模式开始时是稳定的。在本文中，我们提出的第一个定量比较弱非线性理论的完整的纳维-斯托克斯方程和（以前出版的）实验结果的法拉第问题的多频强迫。我们证实，三波相互作用坐在为什么复杂的模式是稳定的，但也突出了理论和实验之间的一些差异的核心。这些都表明需要进一步的实验和理论工作，以充分调查的问题模式的双稳态和双临界/三临界点在确定分叉结构的作用。
2015-06-29 nlin.PS physics.flu-dyn
Diffraction of walking drops by a standing Faraday wave
Department of Mathematics, MIT（麻省理工学院数学系）；Department of Mechanical Engineering, Boston University（波士顿大学机械工程系）；Department of Mathematics, UNC, Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校数学系）
本文报告了导波流体力学中行走液滴被驻立 Faraday 波偏转并产生类 Kapitza-Dirac 效应衍射图样的现象，揭示了由失谐引发的非共振效应及 ponderomotive 效应。
2024-12-25 nlin.CD physics.flu-dyn quant-ph
