Spanwise effects on instabilities of compressible flow over a long rectangular cavity
在自由流马赫数为$M_\infty=0.6$和基于深度的雷诺数为$Re_D=502$的条件下，分析了长深比为$L/D=6$的矩形空腔二维和三维可压缩流动的稳定性。在这项研究中，我们仔细研究的影响，三维的尾流模式，已被报道表现出高振幅波动的形成和喷射的大规模展向涡。采用直接数值模拟和双全局稳定性分析方法研究了尾流模态的不稳定性。采用以时均流为基态的双全局稳定性分析方法，得到了展向波数为$β=0$的尾流模态的全局稳定性。为了揭示展向效应对二维尾流模态的影响，采用腔宽深比为$W/D=1$和$2$的情况进行了三维DNS。我们发现，二维尾流模式是不存在于三维空腔流动的一个更广泛的展向设置与$W/D=2$，其中展向结构附近的空腔的后部区域。通过对$λ/D=0.5-2.0$展向波长的双全局稳定性分析，进一步研究了这些三维不稳定性，揭示了三维本征模的本征谱。基于二维和三维整体稳定性分析的结果，我们得出结论：三维矩形空腔流动中尾迹模式的消失是由于展向涡的动能释放到由展向不稳定性发展的流向涡结构。
2018-05-02 physics.flu-dyn
Elastic instabilities and bifurcations in flows of wormlike micellar solutions past single and two vertically aligned microcylinders: Effect of blockage and gap ratios
本文采用双组分 VCM 模型数值模拟蠕虫状胶束溶液绕单、双微圆柱的蠕动流，揭示阻塞比、柱间距、Weissenberg 数及参数 ξ 对弹性分岔和流动状态的影响，并解释多孔介质中优先流道形成。
2021-01-16 physics.flu-dyn
On the stabilizing mechanism of 2D absolute and global instabilities by 3D streaks
二维尾流的全局和局部绝对不稳定性已知通过尾流剖面的展向周期性调制来稳定。目前的研究表明，这种稳定效果是一般性的，可以模仿通过实施展向周期性调制的波平流速度在广义复Ginzburg-Landau方程。绝对和全局增长率对强制调制的一阶灵敏度为零，与Navier-Stokes情况完全相同。我们表明，二阶灵敏度分析是有效的量化和解释所观察到的稳定效果。由二阶展开预测的全球增长率与直接计算本征值的增长率密切匹配。结果表明，在领导阶，波平流速度的调制改变了色散关系中的有效波扩散系数，这种变化引起的绝对增长率的减少和稳定的全球不稳定性。
2014-04-11 physics.flu-dyn
Resolvent analysis for predicting energetic structures in the far wake of a wind turbine
本研究针对风力机远尾流高能流动结构预测问题，采用预解式分析方法，结合谱本征正交分解验证，揭示了对流不稳定性和奥尔机制的作用，证明该方法可与工程尾流模型结合，为尾流建模和风电场性能评估提供有效工具。
2024-01-27 physics.flu-dyn
Objective early identification of kinematic instabilities in shear flows
提出了一种识别流动不稳定性的运动学方法。通过将拉格朗日坐标系中的流动不稳定性定义为流体粒子线的增加的折叠，仅基于有限时间内的材料线的曲率变化就可以早期检测到其细微扰动和不稳定增长。材料线曲率是客观的，参数化无关，并可以应用到一般复杂的流动，而无需知道的基流。导出了一般剪切流中欧拉速度模的增长与诱导流图和拉格朗日曲率变化之间的解析关系。该方法被验证捕捉不稳定性迅速在一个时间发展的射流，不稳定的分离剪切流超过一个弯曲的翼型，并在发病后的不稳定性的圆柱体。
2020-09-12 physics.flu-dyn
Connections between propulsive efficiency and wake structure via modal decomposition
本研究通过振荡水翼实验结合opt-DMD模态分解方法，揭示了尾流相干结构与推进效率的联系，阐明了从阻力到推力的转变及峰值推进效率的条件。
2024-03-16 physics.flu-dyn
Instabilities in strongly shear-thinning viscoelastic flows through channels and tubes
本文在蠕流极限下研究强剪切变稀粘弹性流体在平面 Couette 流、通道流和管流中的线性稳定性，发现剪切变稀指数小于 0.3 时存在壁面局域的短波不稳定性及几何相关的有限波长不稳定性，并解释了实验观测中的蜿蜒型模态更不稳定现象。
2024-08-02 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Investigation of the effects of superhydrophobic surface treatment on the dynamics of the flow in the near wake of a sphere using spatial dynamic mode decomposition
Monash University（莫纳什大学）
研究通过动态模式分解分析超疏水表面处理对球体近尾涡剪切层动力学的影响，发现持续气垫显著改变该区域的不稳定性。
2026-07-29 physics.flu-dyn
Wake-Induced Drag and Phase-Reconstructed Dynamics of a Flexible Plate in Normal Flow
Department of Mechanical Engineering, Polytechnique Montréal（蒙特利尔理工大学机械工程系）
研究柔性板在正常流中顺流诱导阻力及相位重构动力学，通过分析板的振动模式揭示涡旋脱落规律及阻力影响。
2026-04-12 physics.flu-dyn
Drag enhancement and drag reduction in viscoelastic flow
无惯性的聚合物流体的蠕变流动表现出弹性不稳定性和弹性湍流，并伴随着由于流动拉伸的聚合物产生的弹性应力引起的阻力增强。然而，在高$\mbox{Re}$和低流体弹性$El$的惯性主导流动中，湍流摩擦阻力的减小是由惯性应力和弹性应力之间的复杂竞争引起的。在这里，我们探讨了在广泛的控制参数$El$和$(\mbox{Re}, \mbox{Wi})$的惯性对粘弹性流动的稳定性的影响。我们给出了在$\mbox{Wi}-\mbox{Re}$坐标系下观测到的流态的稳定性图，发现不稳定性的起始点意外地显示出对$El$的非单调依赖性。此外，基于$El$来识别图中的三个不同区域。引人注目的是，对于高弹性流体，我们发现了一个完整的relaminarization流在雷诺数的顺序的团结，从一个众所周知的湍流减阻不同。这些违反直觉的效果可以解释为有限的聚合物的可延展性和在高$\mbox{Wi}$的涡度抑制。我们的研究结果需要进一步的理论和数值发展，以揭示在粘弹性流动中的弹性湍流的惯性效应的作用。
2018-09-11 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Linear modal instabilities around post-stall swept finite-aspect ratio wings at low Reynolds numbers
本文用数值方法研究了在雷诺数为400时，在展弦比为4和8的两个机翼上，在一定迎角和后掠角范围内，有限翼展非锥形机翼上流动的线性模态不稳定性。底流是通过直接数值模拟产生的，将非定常不可压缩三维纳维-斯托克斯方程推进到定常状态，或使用选择性频率阻尼获得定常线性不稳定流。本文首次用谱元时间步进解算器识别了后掠机翼的三维非稳定线性整体模态。机翼几何形状和流动参数对这些模式的影响已被详细研究。发现增大迎角会使流动不稳定，而增大后掠角则有相反的效果。在非后掠机翼上，TriGlobal分析表明，最不稳定的整体模态峰值出现在尾流的中翼展区域;随着后掠的增加，模态结构的峰值向翼尖移动。然后，采用数据驱动分析来研究机翼几何形状和流动条件对非线性尾迹的影响。在非后掠机翼上，小迎角时的主导模态是类似开尔文-亥姆霍兹不稳定性，在性质上类似于相同条件下无限翼展机翼的整体模态。在大迎角和中等后掠角时，主要模态是称为干扰模态的结构。在大后掠角时，这种模态在大展弦比机翼上演变成细长的流向涡，而在较短机翼上，它变得与叶尖涡不稳定性难以区分。
2021-02-08 physics.flu-dyn
Centrifugal instability of Stokes layers in crossflow: the case of a forced cylinder wake
在文献中已经对$Re\approx100$上圆柱绕流产生旋转振荡的尾流进行了全面讨论，主要集中在对自然Bénard-von Kármán涡街的修改上，这些修改是由锁定到旋转振荡频率的强制脱落模式引起的。通常的实验和理论框架在这些雷诺数是准二维的，因为二次不稳定性带来的三维结构的圆柱体尾流只发生在更高的雷诺数。在本论文中，我们表明，一个三维结构可以出现在通常的三维阈值以下，当强迫与频率低于自然涡脱落频率，在高振幅，作为一个以前未报道的机制的结果：脉冲离心振荡斯托克斯层在气缸壁的不稳定性。目前的数值研究让我们以这种方式提出了一个物理解释，在最近的实验研究D 'Adamo等人。（2011）的类似的特性。
2015-04-23 nlin.CD physics.flu-dyn
End boundary effects on wakes dynamics of inclined circular cylinders
我们进行直接的数值模拟来表征三维尾流动力学的长倾斜圆柱与非均匀的端部边界条件。三个雷诺数，$\Rey=100$，200和300被认为是揭示的内在的二次不稳定性和外在的端部边界效应在塑造三维流动的作用。在$\Rey=100$，通过诱导斜向涡脱落，在整个圆柱体跨度上都能感受到端部边界效应，与平行脱落相比，斜向涡脱落与尾流中更强的展向流有关。在考虑倾斜角和倾斜角的情况下，斜向开口的斯特劳哈数与直圆柱体平行开口的斯特劳哈数之间存在余弦关系。在$\Rey=200$，内在的二次不稳定性导致大尺度的旋涡位错，阻止了端部边界效应向更远跨度的传播。然而，对于倾斜的情况下，仍然可以观察到从上游端边界的有限跨度内的斜向脱落。从余弦定律的观点来看，斜涡与$\Rey=200$的二维流动有关。进一步沿翼展方向，斜涡随着小尺度涡的形成而不稳定，并且流动过渡到典型的模式A* 尾流。在$\Rey=300$，端部边界附近的高度三维流动产生沿圆柱体跨度传播的扰动，在小倾角情况下产生涡流位错。对于大倾角，斜涡脱落再次观察到的圆柱跨度，并没有被破坏的涡位错的内在或外在的原因。
2022-08-25 physics.flu-dyn
Image-based flow decomposition using empirical wavelet transform
我们提出了一种基于图像的流分解，它是从二维（2D）张量经验小波变换（EWT）（Gilles 2013）发展而来的。我们的想法是分解的瞬时流量数据，或其可视化，自适应地根据平均傅立叶支持空间局部化结构的识别。由此产生的EWT模式代表分解的流，并且每个模式占频谱的一部分，说明了在原始流中叠加有不同尺度的流体物理。与所提出的方法，分解的瞬时三维流变得可行，而不诉诸其时间序列。例子首先集中在喷流和二维尾流之间的相互作用，只有实验可视化。所提出的方法能够分离射流/尾流及其不稳定性。然后将分解应用于早期边界层转捩，直接数值模拟提供了完整的数据集。试验输入为三维流场数据及其使用流向速度和λ2涡识别准则的可视化。对于这两种输入，EWT模式都能很好地提取出流向细长条纹、多重二次不稳定性和螺旋涡丝。从双全局稳定性分析的结果证明EWT模式，代表条纹不稳定性。相对于根据能量或频率提取空间模式的本征正交分解或动态模态分解，EWT提供了一种新的策略，从其空间尺度分解瞬时流。
2020-05-12 physics.flu-dyn
Elasto-inertial transitions in viscoelastic flows through cylinder arrays
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究通过数值模拟探讨圆柱阵列中粘弹性流体的弹性和惯性湍流转变，发现弹性增强导致亚临界鞍点分岔后通过超临界分岔进入混沌，观察到能量谱的双斜率特征。
2026-08-28 physics.flu-dyn
Absolute vs Convective Instabilities and Front Propagation in Lipid Membrane Tubes
我们分析了生物膜管的稳定性，有和没有一个基本的流动脂质。膜动力学完全由两个无量纲数来描述：众所周知的Föppl-von Kármán数$Γ$和最近引入的Scriven-Love数$SL$，分别量化了基础张力和基础流速。对于不稳定管，局部扰动的增长率仅取决于$Γ$，而$SL$控制不稳定性的绝对或对流性质。此外，不稳定管的非线性模拟揭示了一个最初的本地化扰动的结果在传播前，留下一个薄萎缩管在其尾迹。根据$Γ$的值，细管通过振荡或单调的形状过渡连接到未受干扰的区域--这让人想起最近关于轴突收缩和萎缩的实验观察。我们阐明了我们的研究结果，通过弱非线性分析，这表明膜动力学可以近似的扩展Fisher-Kolmogorov方程类的模型。我们的研究揭示了轴突形状的模式选择机制，通过识别存在两个Lifshitz点，在该点前动态进行稳定振荡分叉。
2022-02-12 cond-mat.soft physics.bio-ph 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
Real-time reinforcement learning for turbulent state-dependent control in a bluff-body wake
Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出REACT框架，通过实时强化学习控制风洞中 bluff-body 唆流，减少阻力并实现能耗节省，发现动态抑制相干结构能提高效率。
2026-05-14 physics.flu-dyn
Wake Stabilization and Force Modulation via Surface Dimples on an Airfoil at Low-Reynolds-Numbers
本研究通过直接数值模拟发现，翼型表面凹坑可通过产生流向涡，根据雷诺数不同被动调制非定常力与尾迹动力学，或抑制或增强流动不稳定性。
2025-07-31 physics.flu-dyn
Microtomographic PIV measurements of viscoelastic instabilities in a 3D micro-contraction
众所周知，在一定的魏森伯格数（Wi）以上，通过突然的平面收缩几何形状的粘弹性流通过与壁分离的中心射流在收缩平面的上游变得不稳定，并在凸拐角处形成涡流。在这里，我们首次考虑微加工玻璃平方收缩几何形状中的三维（3D）粘弹收缩流动。我们采用国家的最先进的微断层粒子图像测速产生的时间分辨和体积量化的3D粘弹性不稳定性中产生的稀聚合物溶液驱动通过的几何形状在很宽的范围Wi，但在可以忽略不计的雷诺数。根据我们的观察，我们描述了新的见解的增长，传播和瞬态动力学的弹性涡流形成的上游的3D微收缩由于流喷射朝向收缩。在低Wi，我们观察到涡流增长增加Wi，其次是以前未报道的涡流增长平台区。在平台区，涡流围绕射流循环，其周期随Wi减小，但振幅与Wi无关。此外，我们报告了新的平面外不对称喷射行为与Wi的相位依赖。最后，我们解决的应变率张量D和归因于局部梯度D作为底层驱动程序的循环通过应变硬化的流体在射流的尾流。
2021-04-23 physics.flu-dyn
Experimental observation of flow instability control by metamaterial subsurfaces
本文提出一种利用嵌入式声子超材料改变涡旋不稳定性发展的被动流动控制方法，实验证实该亚表面能抑制目标频率下的涡旋增长，为节能流动管理提供了新途径。
2025-04-02 physics.app-ph physics.flu-dyn
Kirigami Sheets in Fluid Flow
本文通过实验研究剪纸片在流体中的结构响应与尾流模式，发现其可产生多尺度涡和被动射流，展示其在被动流动控制中的潜力。
2023-11-15 physics.flu-dyn
Control of the Fluidic Pinball using the Quadratic-Quadratic Regulator
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文提出结合插值模型降阶（IMOR）与二次-二次调节器（QQR）的框架，用于稳定流体保龄球的不稳稳态解，通过对比线性反馈控制，证明QQR在Re_D=30和50时均能有效抑制涡旋脱落。
2026-05-14 math.OC physics.flu-dyn
Suppression of von Kármán vortex streets past porous rectangular cylinders
虽然在文献中已经广泛地研究了尾流通过不透水钝体的稳定性特性，但是仍然缺乏关于多孔钝体周围和通过多孔钝体的流动的类似分析。在这项工作中，在直接数值模拟的框架下，结合局部和全局稳定性分析，在低到中等雷诺数的多孔矩形柱的孔隙率和渗透率的尾流图案的效果进行了数值研究。一个修改后的Darcy-Brinkman公式在这里，以便描述多孔介质内的流动行为，其中也保留对流项，以正确地考虑在高渗透率值的惯性效应。考虑了圆柱体的不同纵横比，改变厚度与高度的比t/d，从0.01（平板）到1.0（方柱体）。结果表明，渗透性的机构有很强的效果，在修改的唤醒和相关的流动不稳定性的特性，而孔隙度弱影响所产生的流型。特别地，流体流过多孔体，并且因此，随着渗透性逐渐增加，最初附接到多孔体后部的再循环区域首先从多孔体分离，并且最终甚至在近尾流中消失。全球稳定性分析导致识别的临界值的渗透率以上的任何线性不稳定性被阻止。此外，一个不同的缩放的无量纲渗透率允许确定一个一般的阈值，这里研究的所有配置，确保抑制涡脱落，至少在所考虑的参数空间。
2018-05-30 physics.flu-dyn
Identifying the active flow regions that drive linear and nonlinear instabilities
探索了一种分析不稳定振荡流的新框架。在线性设置中，非平行流中的时间增长扰动表示线性流算子的不稳定本征模。在非线性环境中，有限振幅的自维持周期振荡通常被描述为非线性全局模式。在这两种情况下，流动动力学可以被定性为内源性的，而不是由外部强迫驱动的放大器流的外源性行为。本文引入了内点概念，定义了整体频率和增长率对流算子变化的灵敏度。定义在线性和非线性环境中的内点，表征了局部流动区域对全局特征动力学的贡献。它以简单的方式计算为直接流动状态的时间导数与伴随模式之间的局部逐点内积。本研究演示了两个典型的例子，金斯堡-朗道方程和圆柱体的尾流，如何分析的基础上的endotraction可用于物理讨论的机制，驱动全球不稳定性。结果表明，与早期的“造波机”的定义在文献中发现是一致的，但目前的形式主义，使一个更详细的讨论：振荡频率和增长率之间有明确的区别，和个人的贡献，从各个方面的流动运营商可以被隔离和单独讨论。[截断]
2015-08-30 physics.flu-dyn
Instabilities in flow through and around a circular array of cylinders
School of Aeronautics and Astronautics, Sun Yat-sen University（中山大学航空航天学院）；School of Mechanical Engineering, Nanjing University of Science and Technology（南京理工大学机械工程学院）；Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学机械工程系）
研究圆柱圆阵中流动的不稳定性，通过DNS和线性稳定性分析，探讨不同排列密度下涡旋脱落的起始条件，发现三种不同流 regime。
2026-03-31 physics.flu-dyn
Hydrodynamic torque on a steadily rotating slender cylinder
使用完全解决的模拟，我们调查所经历的扭矩由一个有限长的圆柱体旋转稳定垂直于其对称轴。纵横比$χ$，即圆柱体的长度与其直径的比率，在1至15之间变化。在蠕动流区，我们采用细长体理论推导出的扭矩的表达式高达4阶相对于小参数$1/\ln(2χ)$。数值结果与相应的预测$χ\gtrsim3$。我们引入了一个\textit{ad hoc}修改的理论预测，以适应与较短的气缸，和第二个修改帐户的扭矩增加有限的惯性效应。在强惯性区域，出现由两对反向旋转涡组成的显著尾流模式。尽管如此，流动仍保持稳定，并呈现两种不同的对称性，其中之一意味着两个气缸端部对扭矩的贡献是相同的。我们建立单独的经验公式的贡献的压力和粘性应力的扭矩所提供的侧表面和缸端。我们表明，在每一个贡献，占主导地位的标度律可以从简单的物理参数推断。这种方法最终导致在整个范围内的惯性制度和纵横比的模拟中考虑的旋转引起的扭矩有效的经验公式。
2021-03-24 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of cambered airfoil aerodynamics at Re = 20,000
本文采用高阶直接数值模拟方法，对NACA 65（1）-412翼型在Re = 20，000、攻角为0° ~ 10°时的流动拓扑进行了全面而详细的研究。它表明，不稳定性分叉的流动，并导致它改变在一个临界角的攻击从层流分离没有再附着在一个层流分离气泡在后缘的气泡在前缘。流态的转变受后缘压力侧边界层的卡门涡脱落、吸力侧分离剪切层内的Kelvin-Helmholtz不稳定性以及涡核内椭圆流和随后卡门涡之间剪切层内双曲线流的三维不稳定性控制。随着吸力面剪切层的过渡和重新附着，二维和三维不稳定性的相互作用导致三维管状结构和大尺度湍流喷流。层流分离泡的形成和移动定义了翼型后面几个弦长处的远尾流拓扑结构，并伴随着升力的突然增加和阻力的减小，这突出了低雷诺数翼型空气动力学的敏感性。升力和阻力极直接数值模拟，风洞实验，简化的数值程序，其中不正确的预测的力系数是由于未能正确建模的低压区在后缘，这是由时间相关的卡门涡的产生所造成的。
2021-08-10 physics.flu-dyn
Wake transition and aerodynamics of a dragonfly-inspired airfoil
本研究在二维$α-Re$参数空间中，结合线性稳定性分析与三维非线性直接数值模拟，揭示仿蜻蜓翼型的流场转捩机制、稳定性特性及空气动力学性能与参数的关联。
2025-02-16 physics.flu-dyn
Finite-amplitude elastic waves in viscoelastic channel flow from large to zero Reynolds number
在FENE-P模型中使用分支延拓，我们表明有限振幅行波由最近发现的粘弹性通道流的线性不稳定性所证实（Khalid等人{\em J.Fluid Mech.} {\bf 915}，A43，2021）基本上是亚临界的，达到比在超过$Re \in [0,3000]$的给定雷诺数（$Re$）下的中性曲线上低得多的Weissenberg（$Wi$）数。下分支上的行波是令人惊讶的弱，表明粘性通道流容易受到（非线性）不稳定性触发的小的有限振幅扰动$Wi$和$Re$远低于中性曲线。这些波出现在鞍结分叉中的临界$Wi$单调地从例如$Re=3000$处的$\approx 37$下降到$Re=0$处的$\approx 7.5$，溶剂与总粘度比为$β=0.9$。在这后一个蠕变流动限制，我们还表明，这些波存在于$Wi \lesssim 50$较高的聚合物浓度-$β\in [0.5,0.97)$-那里没有已知的线性不稳定性。因此，我们的研究结果表明，这些行波-在模拟中发现并由Dubief等人命名为"箭头"。{\em arXiv}.2006.06770（2020）-在$(Wi,Re, β)$参数空间中比它们的产卵中性曲线更普遍地存在，因此可以直接或间接地通过它们的不稳定性影响远离流动线性不稳定的动态。可能的连接弹性和弹性惯性湍流进行了讨论。
2022-02-16 physics.flu-dyn
Experimental study of a three dimensional cylinder-filament system
本实验研究报告的行为的细丝连接到后方的三维圆柱。圆柱体的轴线垂直于均匀的来流，细丝在圆柱体尾流中自由移动。研究了灯丝的平均位置随灯丝长度L的变化关系。发现对于长（L/D > 6.5，其中D是圆柱直径）和短（L/D < 2）的长丝，长丝的平均位置倾向于与来流对齐，而对于中间长丝长度（2 < L/D < 6.5），长丝躺在圆柱上，倾向于与圆柱轴线对齐。的基本机制的分叉进行了讨论和相关的屈曲和倒立摆不稳定性。
2015-06-02 physics.flu-dyn
Natural modes of the two-fluid model of two-phase flow
提出了一种基于物理的方法，从汉密尔顿原理推导出两相流双流体输运方程的适定实例。用表观速度和漂移通量代替各流体的平均速度来表示双流体流动的状态。这自然地产生了两种主要运动模式的守恒方程：全局质心流和流体之间的相对速度。适定方程可以通过模拟流体之间的相互作用（如尾流和涡流）引起的波动结构中的动能储存来获得。这样，方程可以被正则化，而不会在过程中丢失负责流型形成和过渡的不稳定性。一个具体的情况下，垂直的空气-水流进行了分析，显示本模型的能力，以预测形成的弹状流制度的列车的非线性波。
2021-01-16 physics.flu-dyn
Solutal Marangoni instability in layered two-phase flows
本文研究了由可溶性表面活性剂（或表面活性溶质）引起的分层两相流的不稳定性。这些流体具有不同的粘度，但密度匹配，以关注马兰戈尼效应。流体在两个保持不同溶质浓度的平板之间流动。这建立了从一种流体到另一种处于基态的溶质的恒定通量。线性稳定性分析，使用渐近和数值方法相结合。在蠕动流状态，马兰戈尼应力不稳定的流动，提供了一个浓度梯度保持在整个流体。一个长波和两个短波Marangoni不稳定模式出现，在不同的区域的参数空间。长波不稳定性的一个定义明确的条件是确定的流体的粘度和厚度比，和质量传递的方向。能量收支计算表明，驱动长波和短波不稳定性的马兰戈尼应力有不同的起源。前者是由界面变形引起的，而后者则与扰动流引起的对流有关。因此，即使当界面不变形时（在大界面张力极限下），流动也会因短波扰动而变得不稳定。随着$Re$的增加，粘度引起的界面不稳定性开始起作用。这种模式被证明是抑制或增强马兰戈尼不稳定性，这取决于粘度和厚度比。这种分析是相关的应用程序，如在微通道中的溶剂萃取，其中的表面活性溶质在平行分层流的流体之间转移。它也适用于加热板间分层流动的热毛细问题。
2016-02-12 physics.flu-dyn
Dynamic Behavior of Tandem Perforated Elastic Vortex Generators Using Two-Way Coupled Fluid-Structure Interaction Simulations
Department of Mechanical Engineering, University of North Texas（北德克萨斯大学机械工程系）
本研究通过双向耦合流-结构相互作用模拟，探讨了双串联孔隙弹性涡流发生器在不同孔隙率下的动态行为，发现孔隙率能改变自然频率并抑制腔体不稳定性，同时调节涡流动力学。
2026-01-13 physics.flu-dyn
Revisit the intrinsic features of flip-flopping flow behind side-by-side circular cylinders
该研究针对并列圆柱的翻转（FF）流动，划分尾流模式与层流FF子类，建立了层流FF2与湍流FF模式的关联，明确了不同雷诺数区间FF流动切换时间尺度的变化规律与机制。
2023-10-09 physics.flu-dyn
Flow control of three-dimensional cylinders transitioning to turbulence via multi-agent reinforcement learning
本研究提出基于多智能体强化学习的主动流控制框架，在三维圆柱上实现最高16%的减阻，优于经典方法，为复杂湍流控制奠定基础。
2025-03-03 physics.flu-dyn
Lyapunov stability analysis of the chaotic flow past two square cylinders
本研究通过Lyapunov稳定性分析揭示两个并排方柱混沌绕流存在两个正Lyapunov指数，识别出涡脱落与射流拍动的不稳定机制，并指出全局线性稳定性分析在混沌流动中的局限性。
2025-08-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Role of varying Reynolds number for flow past a rotating cylinder at high rotation rate
Indian Institute of Technology Dhanbad（印度技术学院丹巴德分校）
本研究通过改变雷诺数对高旋转率旋转圆柱绕流进行分岔分析，发现临界雷诺数5650后Magnus-Robins效应显著变化，并利用高保真模拟数据训练人工神经网络，将仿真时间减少99.9%且准确率达90-99%。
2025-11-04 physics.flu-dyn
Simulations of propelling and energy harvesting articulated bodies via vortex particle-mesh methods
新的设计范式的出现和理解，利用流引起的机械不稳定性的推进或能量收集需要强大的和准确的流结构相互作用的数值模型。在这种情况下，我们开发了一种新的二维算法，结合了涡粒子网格（VPM）的方法和多体系统（MBS）求解器的被动和驱动的结构在流体中的模拟。的水动力和扭矩是通过一种创新的方法，这是至关重要的补充和扩展的投影和惩罚的方法Coquerelle等。和Gazzola等。由此产生的方法避免了耗时的计算在壁的应力恢复力的分布在复杂的变形形状的表面上。这一特征将所提出的方法与其他VPM公式区分开来。该方法进行了验证，对一些基准的结果，范围从一个二维圆柱体的沉降到一个被动的三个分段的结构，在一个圆柱体的尾流。然后，我们展示了这种方法的能力，通过研究的能量收集结构的放养过程中使用的阻尼元件建模。
2019-03-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Nudging-based data assimilation of the turbulent flow around a square cylinder
通过求解非定常雷诺平均Navier-Stokes（URANS）方程，研究了Re = 22000时正则方柱绕流的湍流.通过应用涉及闭环控制项的数据同化技术，克服了URANS建模的局限性，从而使URANS预测更接近参考数据。利用从DNS中提取的规则间隔的时间分辨参考数据，我们评估了数据同化方法在改善非定常URANS预测中的能力。在改善尾流的低频振荡的同时，我们还展示了恢复开尔文-亥姆霍兹不稳定性的高频动力学的能力。系统地研究了参考数据空间分辨率的影响。提高感兴趣的流动结构的预测所需的数据分辨率与它们的波长有关。使用一个圆柱体长度的顺序之间的数据点的间距，我们已经观察到同步的低频涡脱落，导致显着减少的时间和频谱误差计算的频谱适当的正交分解。此外，提高精度方面的平均流量预测的URANS实现。使用Kelvin-Helmholtz涡旋波长量级的间距，我们甚至恢复了基线模拟中不存在的剪切层结构。
2021-10-20 physics.flu-dyn
Pre-unstable set of multiple transient three-dimensional perturbation waves and the associated turbulent state in a shear flow
为了理解谱表示是否以及在多大程度上可以有效地突出不同尺度之间的非线性相互作用，有必要考虑流动中不稳定性和湍流发生之前的状态。在这种情况下，系统仍然是稳定的，但是会受到任意3D小扰动的影响。这些可以到达任何时刻，然后经历一个短暂的演变，这是排除了与Navier-Stokes线性化制剂的初始值问题。三维小扰动的集合构成了一个多个空间和时间尺度的系统，该系统受到包括在扰动纳维-斯托克斯方程中的所有过程的影响：线性化对流输送、线性化涡旋拉伸和倾斜以及分子扩散。撇开不同尺度之间的非线性相互作用，这些特征等同于湍流状态的特征。本文确定了作用在一个典型剪切流即钝体尾流上的任意纵向和横向扰动的惯性范围的指数。然后，我们比较了目前的结果与相应的发展湍流状态的指数（臭名昭著的等于-5/3）。对于纵向扰动，我们观察到在惯性范围内的衰减率为-3，通常在二维湍流中遇到。相反，对于纯3D扰动，能量以-5/3的因子减小。如果我们考虑纵向和横向扰动波的组合，对于较大的波数（[50，100]），能谱似乎有-3的衰减，而对于较小的波数（[3，50]），衰减的数量级为-5/3。我们可以得出结论，惯性范围的指数值具有更高的普适性水平，这是不一定与非线性相互作用。
2010-10-06 physics.flu-dyn
