Convective, absolute and global azimuthal magnetorotational instabilities
本文研究了具有方位磁场的Taylor-Couette（TC）流中方位磁旋转不稳定性（AMRI）的对流和绝对形式。我们发现，对流AMRI的域比绝对AMRI的域更宽。实际上，绝对不稳定性对磁TC流实验是最相关和最重要的。绝对AMRI，不像对流的，留在设备中，显示可通过实验检测到的持续增长。我们还研究了全球AMRI在TC流的有限高度使用DNS，并发现其新兴的蝴蝶型结构-向上和向下的行波的形式的时空变化-是在一个非常好的协议与线性稳定性分析，这表明存在两个占主导地位的绝对AMRI模式的流动引起这个全球蝴蝶图案。
2021-05-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Convective instabilities in two superposed horizontal liquid layers heated laterally
本文从理论上研究了由两个固体平面围成的、在水平温度梯度作用下的两个重叠的水平液体层的稳定性。假设液体与不可变形的界面不混溶。作用在系统上的力是浮力和界面张力。四个不同的流动模式和温度分布的基本状态。对二维和三维扰动的线性微扰分析揭示了三种模式的存在。根据两种液体的相对高度，预测几种情况：从冷到热区域的波传播，或在相反方向上传播的波或仍然静止的纵向辊。本文研究了三种不同的液体对在垂直梯度下的双层膜实验中的行为。的不稳定机制进行了讨论，并提供了一个定性的解释系统所表现出的不同行为。在某些构型中，有可能找到由两个具有不同频率和波数的霍普夫模式的相互作用产生的余维二点。这些结果表明，考虑两个液体层作为一个有趣的原型的波的传播和相互作用的研究中的贝纳德-马兰戈尼问题的背景下。
2003-08-21 physics.flu-dyn
Short-wavelength secondary instabilities in homogeneous and stably stratified shear flows
我们提出了一个数值研究三维，短波长的线性不稳定性的Kelvin-Helmholtz（KH）涡在均匀和分层的环境。使用二维数值模拟产生的基流的特征在于基于初始一维速度和浮力剖面定义的雷诺数和理查森数。局部稳定性方程，然后解决封闭的流线在涡基流，这是假定准定常。对于非层结的情况下，椭圆形不稳定性的涡核占主导地位，在被接管的涡边缘的双曲线不稳定性。对于分层的情况下，早期的不稳定性包括一个占主导地位的椭圆形不稳定性的核心和双曲线不稳定性的强烈影响的分层在涡边缘。在中间时间，当地的方法显示了一个新的分支的不稳定性（对流分支），出现在涡核，随后向涡边缘移动。更多的对流不稳定分支出现在涡核处并远离，然后在大部分时间合并形成涡外围内最不稳定的区域。从本地的方法的主导不稳定性特征被证明是在良好的定性一致性与结果从全球不稳定性研究均质和分层的情况下。分区分析，然后用来阐明剪切和分层上确定的不稳定性的作用。浮力的作用被证明是至关重要的主要KH不稳定饱和后，与占主导地位的对流不稳定发生在最强的静态不稳定分层的区域。最后，我们强调了潜在的洞察力的作用，当地的方法可以提供在其他流量的二次不稳定性的理解。
2018-02-14 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
Magnetorotational and convective instabilities in a thin layer of electrically conductive nanofluid under an external helical magnetic field
该综述总结了考虑布朗扩散与热泳的非均匀旋转导电纳米流体层磁化流动稳定性研究进展，分析了不同磁场下的磁旋转不稳定性特性与定常对流临界条件，明确了纳米颗粒效应对磁对流行为的调控作用。
2025-09-05 physics.app-ph physics.flu-dyn
The effects of spanwise confinement on stratified shear instabilities
我们考虑横向限制对速度和密度分布的不稳定性的影响，这让人想起分层倾斜管道中的交换流，例如Lefauve等人最近的实验（J. Fluid Mech. 848，508-544，2018）。使用正常模式流向和时间的扩展管道中的流动与各种纵横比$B$和非平凡的横向速度分布，我们计算二维（2D）的色散关系与相关的本征函数变化的“”方向，其中的密度变化，展向方向，既垂直于管道壁和流向。我们还比较了这些二维色散关系的所谓的一维（1D）色散关系的展向不变扰动，不同的纵横比$B$和散装理查森数$Ri_b$。在这个有限的参数空间中，侧壁的存在具有稳定作用。此外，占展向变化的扰动的结果在过多的不稳定模式，其数量增加的展弦比增加。这些模式在其空间结构，这是合理的比较，所谓的一维斜（1D-O）的色散关系获得的斜波的奇偶规律。最后，我们表明，在大多数情况下，最不稳定的二维模式是一个在展向方向上的振荡最少，作为粘性阻尼的结果。然而，在一个有限的区域的参数空间和分层的情况下，我们表明，一个更复杂的“扭曲”的结构为主的涡度的二级模式变得更不稳定，比最少振荡的开尔文-亥姆霍兹模式与展向涡度。
2021-10-12 physics.flu-dyn
Suppressing instabilities in mixed baroclinic flow using an actuation based on receptivity
针对模拟金属连铸的近半球腔混合对流流动的不稳定性问题，提出基于伴随特征模态感受性的热机械驱动方法，发现仅在稳定阶段施加以恒定振幅驱动可实现长期稳定控制。
2025-05-19 physics.flu-dyn
A Lagrangian analysis of coherent structures in 2D annular Rayleigh-Bénard convection
Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；Centre de Recerca Matemàtica（数学研究中心）；Leuphana Universität Lüneburg（吕讷堡莱普纳大学）
本文通过拉格朗日分析二维环形瑞利-贝纳德对流，提出新诊断方法，建立FTLE与羽流对应关系，并利用滑动窗口方法关联热通量，提出UBL厚度判据。
2026-10-07 physics.flu-dyn
Effect of viscosity ratio on the self-sustained instabilities in planar immiscible jets
先前的研究表明，中间表面张力对两相平面射流具有违反直觉的失稳效应。在这里，有限的二维射流中的过渡过程具有不同的粘度比的两种流体进行了研究，使用DNS。持续振荡的中性曲线是通过记录DNS中超过1000个无量纲时间单位的速度残差的范数来找到的，或者直到信号在对数尺度上达到恒定水平-无论是收敛的稳定状态，还是“统计稳定”的振荡状态。振荡的最终状态被发现为所有的粘度比（0.1-10）。对于均匀粘度（m=1），第一个分歧是通过一个表面张力驱动的全球不稳定性。对于低粘度的外部流体，有一个稳定的非对称Coanda型附着模式和表面张力诱导模式之间的模式竞争。在中等表面张力，Coanda型附着占主导地位，并最终触发时间依赖性的对流爆发。在高表面张力下，表面张力主导的模式占主导地位。对于高粘度的外部流体，持续振荡出现由于强对流不稳定。最后，m=1的射流保持不稳定远离入口时，剪切剖面几乎是恒定的。比较这一平行Couette流（无拐点），我们表明，在这两种流动中，隐藏的界面模式所带来的表面张力成为暂时和绝对不稳定的中间韦伯和雷诺制度。Couette装置的能量分析表明，表面张力虽然是耗散的，但在界面附近诱导了一个速度场，该速度场通过粘性机制从流动中提取能量。这项研究突出了丰富的动力学不混溶平面均匀密度射流，几个自我维持和对流机制的竞争取决于确切的参数。
2017-01-11 physics.flu-dyn
Vertical transport and confinement of weakly buoyant particles in a convective ocean mixed-layer model
Univ. Lille, ULR 7512–Unité de Mécanique de Lille Joseph Boussinesq (UML)（里尔大学，ULR 7512——约瑟夫·傅立叶力学单元）
本研究通过直接数值模拟揭示，在两层流体模型中，弱浮力颗粒的垂直分布受密度分层与混合层湍流共同控制，并提出了随机模型解释其积累层厚度变化。
2026-09-16 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Channel confinement mollifies roll wave instabilities
Department of Mathematics and Manchester Centre for Nonlinear Dynamics, University of Manchester（曼彻斯特大学数学系与曼彻斯特非线性动力学中心）
本研究通过截面平均稳定性分析及实验，发现凸形通道约束可抑制重力流滚动波不稳定性，并可用无量纲参数预测，对自然河道观测有启示。
2026-09-22 physics.flu-dyn
Effect of interface dynamic deformations on instabilities of buoyancy-thermocapillary convection in a two-fluid two-layer system
通过数值实验研究了界面扰动对矩形空腔内浮力/热毛细对流不稳定性的影响。的计算进行了几个两液体两层系统考虑到以前公布的实验中使用的液体的属性。讨论了界面变形与Boussinesq近似的关系。结果表明，在某些系统中，在模型中包括界面扰动可以改变临界温度差约10%，产生不稳定或稳定的效果。界面振荡表现为驻波或行波，其波长可以从短波长变化到占据所有可用空间的单个波。粗略估计表明，在某些液-液体系中，界面振荡幅度可达几十微米。最不稳定的干扰模式，并进行了讨论。有人认为，在一些两层系统的不稳定性发展类似于分层混合层中的Holmboe不稳定性。
2022-04-18 physics.flu-dyn
Statistical theory of intermittency in a multi-scale model of MHD and micro-turbulence
传统上，MHD不稳定性和微观不稳定性对等离子体约束的影响是分开研究的。然而，这两种不稳定性往往同时发生，在广泛的空间尺度上的动态重叠。因此，通过适当的多尺度建模来一致地纳入这些不稳定性是至关重要的。此外，有压倒性的证据表明，热量和粒子的整体传输受到相干结构引起的不稳定性（或突发事件）的显著影响。因此，在等离子体约束的一个关键问题是预测的概率分布函数（PDF）的运输由于这些结构和它们的形成。在本文中，我们研究了多尺度模型中的间歇输运，一致地将撕裂不稳定性和微观不稳定性，由于压力梯度。
2009-07-06 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Reactive control of 2 nd Mack mode in a supersonic boundary layer with freestream velocity/density variations
我们考虑了M = 4.5时二维超声速边界层的闭环控制，其目的是减少第二Mack模式不稳定性的线性增长。首先，这些不稳定性的特点与当地的空间和全球的预解式分析，它允许细化的控制策略，并选择适当的执行器和传感器。在线性输入-输出降阶模型已经被识别之后，多准则结构化混合$H_{2}/H_{\infty}$合成允许预先固定控制器结构并且最小化各种传递函数的适当范数：保证性能的$H_{2}$规范（在标称条件下减少扰动放大）和$H_{\infty}$范数来保持性能鲁棒性（相对于传感器噪声）和稳定性鲁棒性（相对于不确定的自由流速度/密度变化）。前馈和反馈设置（即，估计传感器分别放置在致动器的上游/下游）允许在致动器下游的显著距离上将局部扰动能量维持在给定阈值以下，即使在有噪声的估计传感器或自由流密度变化的情况下也是如此。然而，前馈设置变得完全无效时，对流时间延迟由自由流速度变化的$\pm 5\%$，这突出了强相关性的反馈设置对流不稳定流的性能鲁棒性改变。
2022-06-13 physics.flu-dyn
Rapidly rotating plane layer convection with zonal flow
本文研究快速旋转层中热成风作用下对流与斜压不稳定性的起始及过渡，通过渐近分析与数值解揭示长波长模态最先失稳，并指出地核斜压不稳定性可能驱动发电机。
2011-11-01 astro-ph.EP physics.flu-dyn
Evaporation Induced Rayleigh-Taylor Instabilities in Polymer Solutions
了解干燥聚合物溶液中有害对流不稳定性的机理在许多应用中至关重要，例如薄膜涂料的生产。众所周知，聚合物溶液中的溶剂蒸发可导致Rayleigh-Bénard或Marangoni型不稳定性。在这里，我们揭示了另一种机制，即蒸发可以导致界面显示瑞利-泰勒不稳定性，由于在空气-液体界面的致密层的建立。我们实验研究的起始时间（$t_p$）的不稳定性作为聚合物水溶液的宏观性质的函数，我们通过改变聚合物浓度（$c_0$），分子量和聚合物类型来调整。在稀溶液中，$t_p$表现出两个限制行为取决于聚合物的扩散系数。对于高扩散性聚合物（低分子量），羽状时间按$c_0^{-2/3}$缩放。这一结果与以前的研究在互溶系统中扩散稳定系统的引力不稳定性。另一方面，在低扩散率聚合物中，羽状时间按$c_0^{-1}$缩放。有效界面张力的稳定作用，类似于那些在不混溶系统，解释了这种强烈的浓度依赖性。在临界浓度$\hat{c}$以上，粘度延迟不稳定性的增长，允许扩散作为主要稳定机制的时间。这将导致$t_p$缩放为$(ν/c_0)^{2/3}$。
2020-02-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The role of convective structures in the poloidal and toroidal rotation in tokamak
托卡马克等离子体极向旋转和环向旋转之间的联系对于高约束区，特别是反应堆区是很重要的。由于涡度的斜压产生，在极向剖面上突然出现闭合对流结构，将维持极向速度的快速增加，并对环向旋转产生显著影响。然而，这仅限于起始转变的短时间。然而，在真实的等离子体中，对流胞的随机产生和抑制，这些瞬态事件的序列可以证明能够维持对环形旋转的影响。我们制定了一个简化的模型，其中包括一个层流剪切，定期，流动位于边界的漂移波湍流区域。在这个紊流区随机产生的旋涡结构自发地向气流平流输送，并在那里被吸收，用它们的旋涡含量维持剪切流。我们研究这种动态波数$\mathbf{k}$空间，使用合理的近似。我们导出了一个方程组（这是一类Davey-Stewartson系统），发现确实，涡平流和吸收到层可以保持其规则，极向，流动。
2013-06-19 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Harnessing elastic instabilities for enhanced mixing and reaction kinetics in porous media
Princeton University（普林斯顿大学）
通过添加柔性聚合物引发弹性不稳定性，有效增强多孔介质中溶质混合与反应动力学，实现混合效率提升和反应速率增强。
2023-11-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft nlin.CD
