Waves from an oscillating point source with a free surface in the presence of a shear current
本文研究了有自由面无粘剪切流中振荡淹没点源的线性水波辐射问题。考虑到一个恒定的深度，剪切流随深度线性增加。相对于源的表面速度取为零，因此不存在多普勒效应。我们求解线性化的欧拉方程来计算所得到的波场及其远场渐近性。对于低于共振值$F^2_\text{res}$的弗劳德数$F^2=ω^2 D/g$（$ω$：振荡频率，$D$浸没深度）的值，波场干净地分裂成来自规则色散传播波和非色散“临界波”的单独贡献，所述非色散“临界波”由源直接下游的流动结构的临界层状街道产生。在亚共振状态下，规则波表现得像剪切环波，而临界层波形成$D\sqrt{S/ω}$阶的恒定宽度的街道（$S$是剪切流涡度），并在源深度处以流体速度向下游对流。当弗劳德数接近其共振值时，下游临界波和规则波共振，产生包含在下游楔形物内的振幅线性增加的波的训练。
2016-04-22 physics.flu-dyn
Stability analysis of time-periodic shear flow generated by an oscillating density interface
Gandhi Institute of Technology and Management (GITAM)（甘地科技与管理学院）；University of Dundee（邓迪大学）
研究分析了由振荡密度界面生成的时间周期性剪切流的稳定性，发现当参数β>1/4时出现不稳定性，并通过修正Airy函数方法和涡旋blob方法揭示KH不稳定性特征。
2026-02-02 physics.flu-dyn
Excess shear force exerted on oscillating plate due to a nearby particle
本文从理论上研究了在无限大水平面上存在刚性悬浮颗粒时，该平面上的剪切力在横向快速振荡时的作用。这项研究主要是由石英晶体微天平（QCM-D）技术，它依赖于分析响应（复阻抗）的快速振荡（在MHz范围内）的石英晶体盘在液体介质中，由于在其表面吸附的小物质。事实上，悬浮在振荡晶体附近的液体介质中的小物质也可能有助于阻抗，因为它们改变了悬浮液体施加在石英晶体上的局部剪切力。对于一个稀悬浮液的贡献的单个颗粒是添加剂，因此，我们的分析是有限的，由于一个单一的球形颗粒位于任意距离以上的平面上的过剩剪切力。三种不同的情况被认为是：（i）高固体惯性的极限情况下，而重粒子可以被认为是固定的;（ii）任意质量的自由悬浮粒子，进行流体介导的时间周期性旋转和平移和（iii）吸附粒子移动与板作为一个整体，而不旋转。对于小振幅平面振荡，非定常Stokes流动方程适用。我们使用反射的方法构造这些方程的级数解，而其项被显式地写出。由于离开振荡板的流动的指数衰减，仅包含少量低阶项的截断序列显示出与严格的数值结果对于宽范围的颗粒尺寸和分离距离的极好的一致性。目前的研究结果支持的概念，悬浮的小物质的流体动力学的贡献，测量阻抗是不可忽略的，甚至占主导地位。
2022-10-19 physics.flu-dyn
Transient Growth in Shear Flows: Linearity vs Nonlinearity
在文献中，有两种方法来处理剪切流向湍流的转变问题。第一个是线性的瞬态增长，其重点是最“危险”（最低能量）的可能形式的连续性触发的干扰。第二个是层流湍流边界的非线性计算，而不是集中在他们的典型振幅。我们希望通过考虑完全非线性的瞬态增长问题来估计最危险的扰动的形式和幅度，从而弥合这两个观点之间的差距。因此，我们发现了一个新的非线性最优扰动，它在相同的初始能量下比众所周知的线性最优扰动增长得更快，并且在触发湍流方面更有效。结论是，最危险的干扰可以显着不同于传统的线性瞬态增长分析预测。
2010-05-10 physics.flu-dyn
Oscillating sources in a shear flow with a free surface
我们报告的进展，在存在淹没振荡线源（2D）或点源（3D）时，一个简单的剪切流是目前随深度线性变化的自由表面流。在计算波-体相互作用的位势理论领域中，这种源作为格林函数被常规使用，但在旋转流中不存在这样的理论。我们解决了线性化的问题，在2D和3D的第一性原理的基础上，欧拉方程，当源相对于未扰动表面是静止的。无论是在2D和3D的一种新型的解决方案出现相比，无旋的情况下，一个关键的层状流动，其表面表现形式（“波”）漂移下游的源在源深度的流动速度的来源。我们分析了额外的涡度的涡度方程，并提供了一个简单的物理参数，为什么临界层是一个必要的结果开尔文环流定理。在3D中，每个深度都会发生相关的临界层现象，从而水平面中的反向旋转涡流以当地流速向下游漂移。
2016-11-30 physics.flu-dyn
Upstream Shear Layer Stabilisation via Self-Oscillating Trailing Edge Flaplets
本文采用高速时间分辨粒子图像测速技术（HSTR-PIV）和襟翼尖端运动跟踪技术，研究了雷诺数为100，000 ~ 150，000时，带有柔性襟翼的对称翼型（NACA 0012）的绕流。在迎角为0 $^\text{o}$和10 $^\text{o}$时，特别注意了上游对沿机翼吸力面边界层发展的影响。对于没有襟翼的普通翼型，在基本不稳定模态（线性状态）中，当剪切层卷起时，翼型后半部分的边界层显示出滚柱的形成。适当的正交分解（POD）分析表明，非线性模式也存在，最主要的是连续辊的配对。当附加的flaplet，它示出的flaplet的流动引起的振荡能够创建一个锁定的效果，稳定的线性状态的剪切层，同时延迟或阻尼非线性模式的增长。据推测，修改后的后缘是有益的，以减少阻力，并可以减少在较低的频带中的航空声学噪声的产生，所示的初步声学调查。
2018-07-09 physics.flu-dyn
Analysis of Boundary Slip in a Flow with an Oscillating Wall
基于Stokes第二问题，采用分子动力学（MD）方法研究了非定常流固边界滑移问题。与稳定流相比，对于低于相应稳定流的临界剪切速率的剪切速率，观察到滑移的增加。这种增加的滑移归因于流体惯性力，在稳定流中不表现出来。建立了滑移的非定常数学模型，估算了边界滑移增量。该模型表明，除了流体在壁面处的剪切速率之外，滑移还取决于加速度。通过将加速度用剪切速率表示，表明非定常流动中壁面滑移是由剪切速率梯度和流体的剪切速率决定的。对模型进行无量纲化处理后，得到了一条通用曲线，该曲线可用于根据流体的剪切速率和剪切速率梯度信息来确定流固界面处的滑移边界条件。一个管理的无量纲数，定义为相速度的比，声速，被确定，以帮助解释的机制负责的过渡滑移边界条件从有限到一个完美的滑移，并确定何时会发生。观察到流体速度相对于壁面的相位滞后。滞后随着壁振荡时间的缩短和壁疏水性的增加而增加。当考察滑移速度作为壁面速度的函数和滑移速度作为流体剪切速率的函数的变化时，可以看到滞后现象。滞后的原因是由于流体的不稳定的惯性力。
2012-07-30 physics.flu-dyn
Dynamic rheology of a supercooled polymer melt in non-uniform oscillating flows in rapidly oscillating plates
采用分子动力学和计算流体动力学的混合模拟方法，研究了快速振动板之间由十个珠粒组成的短链聚合物熔体在不同振动频率下的动态流变学。在快速振荡板中，由于流体的惯性，在板上产生不均匀的边界层流动，并且熔体的局部流变特性根据局部流场而在空间上变化。远离板，局部应变随着振荡频率的增加而减小，使得动态流变学在低振荡频率而不是高振荡频率下偏离线性模量。相反，在板附近，局部应变率随着振荡频率的增加而增加，从而在高振荡频率下增强剪切稀化。在板附近，动态粘度主要是独立的振荡频率，剪切稀化行为变得类似于在稳定的剪切流中观察到的。通过频谱分析和Lissajous-Bowditch曲线对非线性流变特性进行了研究。研究发现，由于振动板上的非滑移边界，高次谐波相对于线性谐波的分数幅值在边界层内被抑制。我们还发现，熔体在不同位置之间表现出循环间剪切变稀，但在板块附近的固定位置表现出循环内剪切变稠。
2011-08-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Optimal transitional mechanisms of incompressible separated shear layers subject to external disturbances
本文结合线性预解分析和HBNS框架，研究了层流分离泡上不可压缩剪切层的最优转捩机制，揭示了外部扰动下T-S波向K-H及离心不稳定性的转变，并阐明了流向涡导致大尺度相干结构破裂的过程。
2025-07-06 physics.flu-dyn
The lift-up effect: the linear mechanism behind transition and turbulence in shear flows
横向扰动引起的流向速度扰动的形成和放大在剪切流中是普遍存在的。1975年Ellingsen和Palm明确指出的扰动增长机制是向湍流和自持湍流转变的关键过程。在这篇综述中，我们首先介绍了原始的推导和早期的研究，然后讨论了非模态增长的条纹，结果的提升过程中，在过渡和湍流剪切流。在第二部分中，对流体中的添加剂和第二相的提升过程的影响进行了讨论，并提出了新的结果，重点是颗粒负载的剪切流。对于所考虑的所有情况，我们认为提升过程是一个非常稳健的过程，总是作为亚临界转变的第一步。
2014-03-19 physics.flu-dyn
The dynamics of a capsule in a wall-bounded oscillating shear flow
本文用加速边界积分方法研究了初始球形胶囊在壁面振荡剪切流中的运动。采用neo-Hookean模型作为胶囊膜的本构关系。当施加的剪切的振荡周期是弹性膜的弛豫时间的顺序时，观察到最大的壁正常迁移;因此，最佳毛细管数与振荡频率的倒数成比例，并且在高频振荡的限制下，该比率与理论预测一致。迁移速度随剪切频率和囊壁距离的增大而单调减小。我们报告了一个显着的相关性胶囊横向迁移和正常的应力差异引起的流动。胶囊变形的周期性变化与迁移速度和正应力差的周期性变化大致同相，其频率为施加剪切的两倍。当变形受到沿相同方向施加剪切的时间限制而不是受到膜可变形性限制时，在达到较高毛细管数的平台之前，最大变形随膜弹性线性增加。膜的最大变形的比例作为到壁的距离的1/3的权力观察胶囊和液滴在近壁稳定剪切流。
2015-07-18 physics.bio-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Internal shear layers generated by a vertically oscillating cylinder in unbounded and bounded rotating fluids
本文研究了旋转流体中垂直振荡圆柱在无界域和圆柱壳几何中激发的内部剪切层，通过渐近匹配导出相似解参数，揭示了无粘强迫下振幅标度随Ekman数减小而发散的特性。
2025-05-18 physics.flu-dyn
Generalization of the Rotne-Prager-Yamakawa mobility and shear disturbance tensors
Rotne-Prager-Yamakawa近似是在胶体悬浮液和聚合物溶液建模中包括流体动力学相互作用的最常用方法之一。这种近似的两个主要优点是它包括了所有的长程项（即以R^-3或更慢的粒子间距离衰减），而且扩散矩阵是正定的，这对于布朗动力学建模是必不可少的。在这里，我们扩展了Rotne-Prager-Yamakawa方法，包括平移和旋转自由度，并推导出正则化校正，以考虑重叠粒子。此外，我们展示了如何Rotne-Prager-Yamakawa近似可以推广到其他几何形状和边界条件。
2013-07-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Responses to Disturbance of Supersonic Shear Layer: Input-Output Analysis
本研究结合大涡模拟与线性输入-输出分析，探究超声速剪切层扰动动力学，发现隔板后缘为最敏感扰动位置，且KH不稳定性主导能量放大，证明线性预测结构在非线性湍流中有效。
2024-07-24 physics.flu-dyn
Dense bidisperse suspensions under non-homogenous shear
本研究探究三维双分散悬浮液在正弦扰动叠加线性剪切的非均匀流中的流变行为，发现流向扰动可通过相分离降低黏度，揭示了振幅、波数的调控作用及全流动曲线下机制的稳定性。
2023-10-08 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Minimal seeds for shear flow turbulence: using nonlinear transient growth to touch the edge of chaos
我们提出了一个通用的策略，以确定最小的有限振幅扰动触发过渡到湍流剪切流。这涉及到构建一个变分问题，搜索所有的扰动固定的初始振幅，这方面的边界条件，不可压缩性和纳维-斯托克斯方程，最大限度地选择功能在一个渐进的长时间内。必须选择的功能，使其识别湍流速度场采取显着增强的值相比，层流场。我们说明了这种方法使用的比例的最终初始扰动动能（能量增长）作为功能和能量规范来测量振幅的背景下，管流。我们的结果表明，变分问题产生一个光滑收敛的解决方案，提供的振幅是低于阈值振幅的过渡。该最优解是经过充分研究的（线性）瞬时增长最优解的非线性模拟。在这个阈值及以上，优化搜索自然会在周期结束时找出触发湍流的扰动，然后收敛实际上是不可能的。第一个扰动发现触发湍流的幅度增加，确定了“最小种子”的给定的几何形状和强迫（雷诺数）。我们推测，它可能是可能的，以选择一个功能，使收敛的最佳低于阈值顺利收敛到最小种子在阈值。对于我们选择的能量增长泛函和这里选择的管流几何形状，这似乎至少近似正确。
2011-09-12 physics.flu-dyn
Landau damping of disturbances in nearly inviscid inflectional shear flows
Institute of Astronomy, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院天文研究所）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Institute of Solar-Terrestrial Physics, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch（俄罗斯科学院西伯利亚分院太阳地球物理研究所）；Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
研究了近无粘逆折剪切流中扰动的Landau阻尼现象，发现小粘性可使扰动转化为真实特征模式，涡旋保持空间形式。
2026-01-12 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Gauging Centrifugal Instabilities in Compressible Free-Shear Layers Via Nonlinear Boundary Region Equations
本研究针对弯曲自由剪切层离心不稳定性研究不足的问题，在高雷诺数渐近框架下将可压缩Navier-Stokes方程简化为非线性边界区域方程，探究了多个流动参数对该不稳定性发展的影响。
2024-03-04 physics.flu-dyn
The role of microscopic fluctuations in transition prediction
在剪切流中，通常公认的向湍流转变的描述要求存在外部扰动源，该扰动源通过基本上线性的机制被放大，直到发生湍流破裂。微观波动显示在这里提供了正确的数量的初始扰动，以匹配线性稳定性理论的预测。
2008-04-13 physics.flu-dyn
Flow patterns induced by a moving disturbance in rotational flows within the forced Korteweg-de Vries equation
该研究针对有限深度常涡量剪切渠道中弱非线性弱色散 regime 下的水面运动扰动流场，在扰动运动系中求得两支定常解，分析了驻点、Kelvin猫眼结构及流动分岔规律，揭示了强迫条件下小涡量高速扰动也可产生驻点的特性。
2023-08-23 physics.flu-dyn
BiconeDrag - A data processing application for the oscillating conical bob interfacial shear rheometer
本文介绍 BiconeDrag 软件，通过耦合求解 Navier-Stokes 方程与界面边界条件，处理振荡双锥界面剪切流变数据并反演界面动态参数。
2018-10-03 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Physics of Flow Instability and Turbulent Transition in Shear Flows
本文通过分析底流与扰动相互作用下流体质点的能量变化，研究了剪切流中流动不稳定性和湍流转捩的物理过程。首次提出了一个严格从物理学推导的模型，表明有限振幅扰动下的流动不稳定性导致湍流转捩。该模型被命名为“能量梯度法”。“结果表明，这是横向能量梯度，导致扰动放大，而扰动阻尼的能量损失，由于沿流线的粘性。本文还表明，所得到的扰动幅值阈值与雷诺数成指数-1的比例关系，这正好解释了Hof等人最近的现代管流实验结果。结合分析结果解释了速度拐点和发夹涡形成的机理。由此可以证明，在有壁面的平行流动中，所谓的能量梯度参数Kmax的临界值是一个常数，这一点已被实验所证实，约为370-389。对于圆管Poiffille流（r/R=0.58）和平面Poiffille流（y/h=0.58），流场中的失稳起始位置与实验结果吻合较好。从本文提出的方法还可以推断，横向能量梯度可以作为壁面湍流自持过程的动力。最后讨论了“能量梯度法”与经典的基于瑞利-奥尔方程的“能量法”的关系。
2018-06-19 physics.class-ph physics.flu-dyn
On flow disturbances caused by pressure taps in highly elastic flows around a microfluidic cylinder
本研究通过微PIV和条纹成像实验，发现压力测压孔会引发粘弹性流体绕微圆柱的横向不对称流动，且宽测压孔更易触发，揭示了测压孔设计与流动干扰间的必要权衡。
2024-09-17 physics.flu-dyn
Faraday waves by resonant triad interaction of surface--compression waves
波扰动在垂直振荡液体上的传播可形成驻波，称为法拉第波。在这里，我们提出了一种替代的描述法拉第波的产生和演变的非线性共振三重相互作用，占重力表面效应和轻微的液体压缩性。为此，我们分析了一个三元组，包括一个无限长的波峰压缩模式和两个相反传播的亚谐波表面波。
2017-01-03 physics.flu-dyn
Wave interactions in neutrally stable shear layers: regular and singular modes, and non-modal growth
在最近的一封信中，Carpenter和Guha（2019）将没有拐点的光滑二维剪切剖面的中性模式与其相应的分段线性剖面的模式进行了比较。光滑剖面中的规则模式被认为是对数值分辨率最不敏感的模式，而奇异模式则表现出很高的敏感性。在这里，我们提供了一个物理解释，使用波相互作用的方法来理解的结构和行为的规则和奇异模式。规则模态是位于剪切剖面平均涡度梯度集中处的界面Rossby波。与此相反，奇异模式的奇异涡扰动，被动平流的平均流在不同级别的配置文件，和界面Rossby波之间的单向锁相相互作用的结果。我们发现，这种单向相互作用也可以导致持续的非模态增长的界面Rossby波，不能被捕获的标准特征值分析。
2020-06-18 physics.flu-dyn
Enhanced diffusivity and skewness of a diffusing tracer in the presence of an oscillating wall
本文研究振荡壁面诱导周期性剪切流中示踪剂的增强扩散与偏度，基于 Helmholtz 算子推导方差及有效扩散率，并经实验验证，揭示高频发散、有界极限及偏度相位可控等规律。
2023-04-18 math.AP physics.flu-dyn
Stability of the solitary wave boundary layer subject to finite amplitude disturbances
本文分析了有限振幅扰动下孤立波作用下底部边界层的稳定性和转捩。首先，边界层的感受性进行了研究，使用线性输入输出分析，其中的环境噪声建模为分布式体力。最危险的扰动在一个时间范围内，直到流动逆转被发现被安排为反向旋转流向恒定辊。然后选择这些辊配置之一并将其部署到非线性方程中，并通过提升机构产生各种振幅的条纹。通过二次稳定性分析和直接数值模拟，显示了条纹在边界层转捩中的双重作用。当条纹的幅度保持适度时，这些细长的特征在逆压梯度阶段之前保持稳定，并且对此后发展的不稳定性具有抑制作用。相比之下，当低速条纹达到高振幅超过15%的自由流速度在各自的阶段，他们变得非常不稳定的外剪切层中的二次弯曲模式。因此，亚临界过渡到湍流，即，旁路过渡可以在波峰之前的有利压力梯度区域中已经开始。
2019-11-21 physics.flu-dyn
Effects of thermal radiation and mass diffusion on MHD flow over a vertical plate applying time dependent shear to the fluid
本文研究了热辐射和质量扩散对垂直平板上的磁流体流动的影响。本研究旨在提供一个框架，以改善热系统中诱导的自动剪切化学（流体）将增加流体的速度，从而提高流畅的流动。本文的研究也将揭示在热辐射的背景下，热系统的温度控制的一个重要方面。计算了粘性流体辐射流场的速度场、温度场和质量浓度场的精确表达式。这些表达式是通过对相应的分数阶微分方程进行拉普拉斯变换得到的。给出了流体温度和质量浓度的级数表达式。然而，速度场是以积分解的形式给出的。所有的精确表达式都满足初始条件和边界条件。讨论了流体参数和分数参数的一些重要的极限情况。两种特殊情况下的剪切应力;剪切应力的形式的Heaviside函数和振荡剪切应力也被考虑到比较图形的流体运动的行为。还准备了一份分析，以比较使用数值算法的流体浓度的解析解和数值解。分析解决方案的有效性达到一定的精度顺序已经建立。
2017-10-07 physics.flu-dyn
Plane shearing waves of arbitrary form: exact solutions of the Navier-Stokes equations
本文给出了背景线性剪切流中不可压纳维-斯托克斯方程的精确解。该方法的建设是基于开尔文的调查线性化扰动在无界库埃特流。我们得到明确的公式的所有三个组成部分的开尔文模式的初等函数。然后，我们证明了平行（虽然时间相关）波矢量的开尔文模式可以叠加，以构建最一般的平面横向剪切波。一个明确的解决方案，与任何指定的初始取向，配置文件和极化结构，无论是无界或剪切周期性的边界条件。
2017-10-12 astro-ph.GA physics.flu-dyn
Shear-dependent apparent slip on hydrophobic surfaces: The Mattress Model
最近的实验（Zhu和Granick（2001）Phys.Rev.Lett. 87096105）已经测量了在部分润湿的流体-固体表面处的大的剪切依赖性流体滑移。我们提出了一个简单的模型，这种滑动，最近的观察疏水表面上的纳米气泡的动机。该模型考虑了由于固体表面的振荡引起的流体动压变化对气泡的动态响应。气泡中气体的压缩和扩散通过"泄漏床垫“效应减小了振动表面上的力，从而产生明显的剪切相关滑移。与气泡类似的原子力显微镜观察到的日期，该模型被发现导致力减少与朱和Granick的实验测量一致。
2004-03-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nonlinear modeling of wave-topography interactions, shear instabilities and shear induced wave breaking using vortex method
线性剪切不稳定性的理论研究通常使用简单的速度和密度分布（例如，恒定的，分段的），以获得良好的定性和定量预测的初始扰动。此外，这种简单的配置文件提供了一个极小模型，以获得否则难以捉摸的剪切不稳定性的机械理解。然而，除了少数特定情况下，简单的配置文件的功效仍然限于线性稳定性范例。在这项工作中，我们提出了一个通用的框架，可以模拟各种分层剪切不稳定性的完全非线性演化，以及波-波和波地形相互作用的问题，具有简单的配置文件。为此，我们已经修改了经典的涡方法，将Birkhoff-Rott方程扩展到多个接口，此外，还将背景剪切穿过密度接口。后者更微妙，并且源于理解伯努利方程不仅限于无旋流，而且可以修改以使其适用于分段速度剖面。我们已经解决了各种各样的问题，基本上可以减少到多个相互作用的界面范例，例如溢出和暴跌断路器，分层剪切不稳定性，如Holmboe和泰勒-考菲尔德，射流，甚至波地形相互作用的问题，如布拉格共振。自由滑移边界是一个涡面，用涡方法也能有效地捕捉到它的影响。我们发现，极小模型捕捉关键的非线性特征，例如，波浪破碎特征，如尖点形成和卷起，这是在实验和/或广泛的模拟中观察到的，具有平滑，逼真的轮廓。
2017-09-27 physics.flu-dyn
Oscillatory laminar shear flow over a compliant viscoelastic layer on a rigid base
本文对刚性基底上柔性粘弹性层上的振荡层流剪切流动进行了分析研究。该问题涉及粘弹性血管中的振荡血流。然而，这项研究的更深层次的动机是顺应性涂层用于湍流减阻的可能性。提出了流体和固体速度的解析解，并给出了五个无量纲参数。流体和固体之间的相互作用似乎是由一个单一的组合无量纲参数，我们称之为剪切相互作用参数$χ$。流体满足无滑移边界条件时，$\left|χ\right| \rightarrow 0$，这发生在固体重，硬和/或薄。相反，当对应于轻质和/或软固体的$\left|χ\right| \rightarrow \infty$时，流体服从自由滑动边界条件。三种类型的共振模式被确定为弹性固体。两种模式（奇数和偶数）是固体特有的。第三种模式是由与流体的耦合引起的。对于粘弹性固体，这三种模式不太明显，甚至不存在。这些发现有双重用途。首先，它们有助于理解剪切耦合重要时的流体和固体动力学。其次，所提出的解析解是非常有用的数值流固耦合求解器的验证。未来的工作可能包括将理论扩展到多个粘弹性层和法向应力的动态耦合。
2017-05-12 physics.flu-dyn
Slow linear shear flow past discrete particles adhered to a plane wall
本研究针对平面壁面上粘附颗粒对线性剪切流的扰动，重新推导了O'Neill解，揭示了远场行为由颗粒体积和形状决定的应力矩控制，并证明离散吸附质层产生的净流量不随距离衰减。
2024-05-27 physics.flu-dyn
Worst-case amplification of disturbances in inertialess Couette flow of viscoelastic fluids
通过分析时空体积力对速度和聚合物应力波动的频率响应，研究了粘弹性流体无惯性剪切驱动槽道流中确定性扰动的放大。在强弹性流中，我们表明，即使在没有惯性的情况下，大流向长度尺度的扰动也可能被显着放大。对于没有流向变化的波动，我们推导出明确的解析表达式的依赖性的最坏情况下的放大（从不同的迫使不同的速度和聚合物应力分量）的韦森伯格数（$We$），聚合物链（$L$）的最大可延伸性，粘度比，和展向波数。对于Oldrophil-B模型，速度和聚合物应力场的最高能量分量的放大比例为$We^2$和$We^4$。另一方面，聚合物分子的有限延伸性限制了即使在具有无限大的Weissenberg数的流动中也可实现的最大放大：在壁法线和展向力的存在下，流向速度和聚合物应力波动的放大受$L$的二次和四次函数的约束。这种高放大率表明对粘弹性流体的无惯性通道流的建模缺陷的鲁棒性低。潜在的物理机制涉及聚合物应力波动与基底剪切的相互作用，并且它代表了在牛顿流体的惯性流中启动旁路转变的提升机制的密切类似物。
2013-02-19 math.AP math.DS math.OC
A Zonal Similarity Analysis of Velocity Profiles in Wall-Bounded Turbulent Shear Flows
有人认为，有三个不同的区域中的壁界湍流场占主导地位的三个完全不同的机制：-一个外部区域的速度分布是由压力分布确定-一个高度活跃的壁层占主导地位的序列的涌入，扫描和喷射，和-一个中间区域以及由独立的密立根和普朗特提出的传统的对数定律描述。对数律和壁层有时被称为内部区域。在这些条件下，一套唯一的标准化参数不可能适用于所有三个区域。内部区域可以更成功地表示通过归一化的距离和速度与这些尺度的值在壁层的边缘，因为它们是共享的壁层和对数律区域。这种相似性分析的应用已经成功地瓦解了广泛的内部区域的数据，覆盖范围的雷诺数从3000到1,000,000在各种几何形状，包括圆柱形管道，外部边界层平板，回流区后面的突然通道扩张，收敛矩形通道和振荡管流成一个独特的曲线。标准化也崩溃减阻流涉及到标准牛顿曲线上的肋，幂律流体和粘弹性流体。
2010-01-11 physics.flu-dyn
Investigation of Turbulent transition in plane Couette flows Using Energy Gradient Method
为了更好地理解层流向湍流转变的机理，提出了能量梯度法。在这种方法中，它表明，过渡到湍流取决于横向梯度的相对大小的总机械能，放大扰动和能量损失的粘性摩擦，阻尼扰动，对于给定的强加的干扰。对于给定的流动几何形状和流体性质，当流场中函数K（代表横向总机械能梯度与流向粘性摩擦引起的能量损失率之比的函数）的最大值大于某个临界值时，预计某些初始扰动将发生不稳定。本文利用能量梯度分析方法，导出了平面库爱特流能量梯度函数K的计算公式。结果表明，K在移动壁处达到最大值。因此，对于给定的区域中相同水平的归一化扰动，在足够高的Re下，运动壁附近的流体层是产生初始振荡的最危险位置。实验观察到，当两壁面相向运动（反对称）时，平面Couette流的湍流转捩临界K值约为370。该值与平面泊里叶流和管道泊里叶流的值（385-389）大致相同。因此，对于同时包含压力（对称情况）和剪切驱动（反对称情况）的壁面平行剪切流，湍流转捩的临界K值约为370-389。
2010-06-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Wave evolution within the Cubic Vortical Whitham equation
本文研究立方涡旋Whitham方程中正负立方非线性下扰动的演化，发现正非线性凹陷扰动产生呼吸子结构，并揭示其与Gardner方程在负非线性下定性相似、在正非线性下出现显著差异及波浪破碎迹象。
2024-09-28 nlin.PS physics.flu-dyn
Water Waves from General, Time-Dependent Surface Pressure Distribution in the Presence of a Shear Current
我们得到一个一般的，随时间变化的表面压力分布，在存在的剪切流的表面下，在三维均匀涡的水波的一般解决方案。线性化的控制方程和边界条件，包括重力的影响，一个分布式的外部压力扰动，和恒定的有限深度，解析求解，并特别注意经典的初始值问题：初始压力脉冲和稳定的压力分布突然出现。在本文中，与以前的结果表现出良好的一致性。随后，我们显示如何从一个突然出现的稳定的压力分布vanis瞬态波分析和数值大的时间，和稳定的船波保持。推导了瞬态对波阻的贡献。结果表明，剪切流对瞬变波动有明显的影响，导致上下游波浪的不对称性。突然出现定常压力的情况是介于环形波和船波之间的一种中间情况，从环形波开始，逐渐演变成船波。船舶相对于水流的运动方向被认为是决定瞬态波的影响消失得有多快的关键。当两艘船相对于水面的速度相同时，逆剪切流航行的船比顺流航行的船需要更长的时间来产生瞬态效应。因此，对于船舶在剪切流中的运动，瞬态波的影响，例如，由于操纵可以积累，并且比均匀流更重要。
2015-11-09 physics.ao-ph physics.flu-dyn
