Direct numerical simulation of inflow boundary-layer turbulence effects on cavity flame stabilisation in a model scramjet combustor
本文通过直接数值模拟研究马赫1.5模型超燃冲压发动机中入流边界层湍流与层流条件对凹腔火焰稳定、气体交换及湍流-火焰相互作用的影响，揭示层流入流下后壁撞击增强凹腔阻力及卷起涡改变剪切层前部行为等机制。
2025-01-06 physics.flu-dyn
Mobility tensor of a sphere moving on a super-hydrophobic wall: application to particle separation
本文讨论了流体动力学行为的一个球体接近一个微图案化的超疏水表面描述的交替无滑移和完美的滑移条纹。在物理上，完美滑移条纹模拟了平行凹槽，其中在流体和固体壁之间形成大的气垫，从而引起气液界面处的滑移。利用边界元法（BEM）在处理混合无滑移/完全滑移边界条件时的潜力，系统地计算了不同颗粒与壁面相对位置和不同颗粒半径时的迁移率张量。粒子流体力学的特点是由一个非平凡的流动性领域，提出了一个独特的近壁的行为，壁图案直接影响粒子的运动。在远场，壁图案的效果可以通过具有适当定义的表观滑移的均匀壁的有效描述来准确地表示。球体在外力作用下的运动轨迹也作了较详细的描述。当力的横向分量的频率与由壁图案施加的特征交叉频率相匹配时，发现共振制度。研究发现，在共振条件下，粒子发生平均横向漂移。由于共振条件取决于颗粒半径，因此该效应原则上可用于构思基于超疏水表面的颗粒分选装置。
2017-03-30 physics.flu-dyn
Toward the detection of moving separation in unsteady flows
在许多使用工作流体的工程系统中，最佳效率接近于流动分离的条件，这使得其预测在工业中非常关键。假设壁基的量可以测量，我们今天就知道如何对二维和三维定常和周期性流动进行良好的预测。在这些流动中，分离被限定在附着于材料表面的固定线上。最后一种要说明的情况是，这条线不再附着在壁面上，而是相反地包含在流动中。然而，这种运动分离可能是自然流动和工业应用中最常见的分离情况。由于这种情况在过去几年中受到的关注较少，我们建议在这项研究中，以检查在二维，非定常流的分离不留下签名的墙壁上的移动分离的一些属性。由于在这个框架中分离可以通过使用拉格朗日框架提取，其中分离轮廓可以被视为双曲不稳定流形，我们提出了一种方法来提取由属于这个不稳定流形的拉格朗日鞍点定义的分离点。在实践中，分离点和轮廓最初通过检测壁面附近最吸引人的拉格朗日相干结构来提取，然后可以在随后的时刻及时平流。结果发现，鞍点，最初作为分离点的粘性壁流区域，显着保持其双曲性，即使他们从壁面向无粘区域喷射。本文研究了两种试验情况，即旋转和平移圆柱体的贴壁蠕动流动和平面射流撞击平面壁面所产生的边界层非定常分离。
2021-04-07 physics.flu-dyn
Lubrication approximation for micro-particles moving along parallel walls
在低雷诺数状态下，明确地评估了在流体中在两个平行固体壁之间和沿两个平行固体壁移动的球形颗粒的摩擦系数的润滑表达式。它们被用来确定润滑表达式的颗粒自由运动下的一个环境Poiffille流。润滑近似的有效范围和精度通过与精确多极程序的相应结果的比较来确定。结果适用于薄，宽和长的微通道，或准二维系统。
2008-08-14 physics.chem-ph physics.flu-dyn
A Hydrodynamic Model of Movement of a Contact Line Over a Curved Wall
传统的无滑移边界条件导致接触线处的不可积应力奇异性。这是一个主要的挑战，在数值模拟的两相流动与移动接触线。本文建立了一个二维流体动力学模型，描述了在曲面上作匀速运动的接触点处的速度场。该模型是经典Huh和Scriven流体动力学解[11]的扰动，该解仅适用于流过平壁的流动。流体动力学模型的目的是研究接触点附近流体的宏观行为。我们还提出了一个想法，流体动力学的解决方案可以用来规定宏观狄利克雷边界条件的速度在附近的移动接触点。仿真结果表明，基于非奇异边界条件的速度场能够准确地平流接触点。
2019-05-21 physics.flu-dyn
Shock and shear layer interaction in a confined supersonic cavity flow
本文用分离涡模拟方法研究了超声速空腔流动中不同强度的激波对自由剪切层的冲击。使用非定常统计，$x-t$图，频谱分析和模态分解的不同情况下，得到的时空变化进行了分析。在自由飞行马赫数为$M_\infty = 1.71$时，长深比为$[L/D]=2$的空泡被认为是在受限通道中。冲击波强度是通过改变顶壁上的斜坡角（$θ$）来控制的。冲击波的静压比（$p_2/p_1$）用于量化冲击波强度。通过改变压比，研究了五种不同的冲击波强度：$1.0,1.2,1.5,1.7$和$2.0$。当压力比从1.0增加到2.0时，由于冲击载荷，空腔壁经受25%的最大压力。在[ $p_2/p_1]=1.5$]处，基本流体模式或对应于$n=1$模式的Rossiter频率消失，而对应于更高模式（$n=2$和$4$）的频率共振。来自腔内纵向反射的波前与来自激波剪切层相互作用的横向扰动的相互作用被确定为驱动强共振行为。由于在$[p_2/p_1]=2.0$的受限通道内的马赫反射，激波空腔共振消失。在此基础上，提出了在封闭超音速附壁射流构型中利用激波约束空腔流作为被动流动控制或射流装置的设想。
2021-04-16 physics.flu-dyn
Effects of Diffuse and Collimated Beam Radiation on a Symmetrical Cooling Case of Natural Convection
本文用数值方法研究了漫射辐射和准直辐射对底部加热的二维空腔内自然对流对称冷却的影响。腔体底部对流加热，换热系数为50 W/m2 K，自由流温度为305 K，腔体两垂直壁面均为等温，温度为296 K。顶壁是绝热的，并且所有壁对于辐射热传递是不透明的。对于准直的情况，在左壁上已经创建了高度为0.7的无量纲宽度为0.05的小半透明窗口，并且在该半透明窗口上以角度45施加值为1000 W/m2的准直照射。结果表明，漫辐射对腔内两辊的动力学特性影响不大，而准直光束的照射则显著改变了腔内两辊的动力学特性，同时也改变了腔内的换热特性。这进一步随着流体的光学厚度而变化。在透明流体中，准直光束的左涡旋比右涡旋大，而在非零光学厚度的流体中，准直光束的左涡旋比右涡旋大。
2020-07-11 physics.flu-dyn
Lift and drag forces acting on a particle moving with zero slip velocity near a wall
通过数值计算研究了单壁线性剪切流中中性浮力球形小颗粒所受的升力和阻力。剪切速率的影响被隔离从那些滑移通过设置粒子速度等于当地的流体速度（零滑移），并检查所产生的流体动力作为分离距离的函数。与以前的许多数值文献相比，考虑了低剪切雷诺数（$10^{-3} \lesssim Re_γ \lesssim 10^{-1}$）。当处理小通道内的颗粒流时，该剪切速率范围是相关的，例如用于或开发用于生物技术工业的微流体装置中的颗粒迁移。我们证明了很强的依赖性的升力和阻力的剪切速率。建立在以前的理论$Re_γ \ll 1$研究，壁剪切升力相关性提出了适用于当壁位于内部和外部区域的扰动流。同样，我们验证了一个改进的阻力相关性，其中包括更高的阶项的壁分离距离，更准确地捕获的阻力时，颗粒接近，但不接触，壁。新的相关性的应用表明，检查基于剪切的升力是重要的，因为以前检查基于滑移的升力，突出需要考虑剪切时，预测中性浮力颗粒的近壁运动。
2020-02-14 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
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
A closed-form solution for streaming and Lagrangian transport in a deforming circular cavity
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）；University of Rhode Island（罗德岛大学）；University of Memphis（孟菲斯大学）；Stanford University（斯坦福大学）
针对变形圆形空腔中的声流，推导出任意壁模式的闭式拉格朗日流函数，揭示涡胞位置与峰值标度，并通过有限元验证其收敛性。
2026-09-24 physics.flu-dyn
Acoustic response of turbulent cavity flow using resolvent analysis
空腔流的流体动力学和声学分量的分解有助于理解在应用中产生各种不利影响的流-声相互作用。本文应用预解式分析与Doak动量势理论相结合的方法，研究了Re= 10，000时可压缩流绕流空腔的输入输出流声特性。该方法可以从输入输出框架中分解出流体动力学和声学分量。我们进一步本地化的强迫在前缘和前壁的腔和过滤器的速度，密度和温度强迫的单一组件。对于M=0.6的亚音速流动，空腔尾缘出现较强的低频声学分量。而随着频率的增加，强声学结构向上游移动并与流体动力分量重叠。在M=1.4的超音速流动条件下也观察到这种趋势。在不同的强迫形式中，流向速度强迫获得的能量放大最大。然而，通过将施力位置从前缘移动到空腔的前壁，其显著减小。这项工作提供了一种替代方法来检查输入输出流声特性的共振是占主导地位的，并提供指导的流量控制策略的发展。
2021-02-14 physics.flu-dyn
Transonic flow past the complex cavity-sub-cavity configurations
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）；Indian Institute of Technology Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；Defence Research and Development Laboratory (DRDL)（国防研究与开发实验室）；Defence Research & Development Organization (DRDO)（国防研究与开发组织）；Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）；Kyushu University（九州大学）
研究探讨了亚音速条件下复杂腔体几何结构中不稳流的物理机制，通过二维分离涡模拟分析，发现腔体-子腔系统存在反馈环路，导致压力振荡，并通过被动控制策略抑制压力负载。
2026-04-07 physics.flu-dyn
Experimental investigation of twin pulsed jets in a hemispheric elastic cavity
Concordia University（康考迪亚大学）；École de technologie supérieure（高等技术学院）
本研究通过实验探讨了两个脉冲喷射之间的间距及其强度对弹性半球腔体内部流体动力学的影响，揭示了双脉冲喷射在心脏流体动力学中的罕见行为，包括对称破缺、轨迹偏移和壁面诱导反弹机制。
2026-05-21 physics.flu-dyn
Moving walls accelerate mixing
在粘性流体中混合是具有挑战性的，但混沌平流原则上允许有效的混合。在最好的情况下，被动标量的浓度分布的衰减率应该是时间上的指数。在实践中，几位作者发现，容器壁处的无滑移边界条件可以大大减缓混合，将指数衰减变为幂律。这种减速影响整个混合区，而不仅仅是壁附近。这是因为当混沌混合区延伸到壁面时，有一分界线与之相连，沿分界线到壁面的距离在时间上是多项式的，并且控制了长时间的衰减。然而，如果壁被移动或旋转，封闭的轨道出现，从中心混合区分开的双曲固定点与同宿轨道。到达不动点的长时间方法是指数的，因此恢复了总体指数衰减，尽管在壁附近有一个薄的未混合区域。
2011-10-04 cond-mat.soft nlin.CD physics.flu-dyn
Moving contact line with balanced stress singularities
一个困难，在经典的流体动力学分析的移动接触线问题，与无滑动壁边界条件导致不平衡的发散的粘性应力，重新审查与平滑，有限宽度的界面模型。在尖锐界面极限下的分析表明，粘性应力的奇异性可以被不平衡表面应力的另一个奇异性所平衡。动态接触角由表面张力、粘度、接触线速度和反映界面宽度与壁表面处第一分子层厚度之间的长度尺度比的单个无量纲参数决定。广泛使用的Navier边界条件和Cox假设也推导出以下相同的程序，允许有限壁滑移。
2008-06-24 physics.chem-ph physics.flu-dyn
On sub-grid scale modeling in a differentially heated cavity using coarse large eddy simulation
两个广泛使用的亚网格尺度模型，标准和动态Smagorinsky模型进行了测试，在一个热驱动的三维腔在瑞利数Ra= 1 E9的流动模拟。研究的主要焦点是亚网格尺度模型对粗网格的响应及其预测热驱动三维空腔中流动的能力，网格分辨率低于普遍接受的LES标准。本研究的动机是探讨一个可行的建模策略，为颗粒在有壁侧壁加热空腔流动。由于URANS和混合RANS-LES模型由于层化而无法产生建模能量，替代方案是在粗网格上应用LES。以定量的方式，一阶矩和二阶矩统计量与文献中的参考LES和实验数据库进行了比较。对于一阶矩统计，两种模型都能很好地预测流场。然而，对于更高的时刻，使用相同的网格分辨率的动态模型优于标准Smagorinsky模型。在一个定性的方式，我们报告的温度和速度场的轮廓，以及近壁湍流相干结构。流量的结果是在全球范围内非常好的协议与参考LES和实验测量在一小部分的CPU功率所需的传统LES。
2021-08-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Numerical modelling of surface water wave interaction with a moving wall
本文考虑波浪与直墙相互作用的实际问题。然而，这里的新颖性在于，由于弹簧系统，壁可以水平移动。采用自由表面势流模型描述了波浪的演化过程。然后，提出了一种半解析数值方法。它是基于变换域中的映射技术和有限差分格式。我们的想法是把方程放在一个固定的区域上。该方法在我们的研究中得到了彻底的测试和验证。通过选择弹簧参数的特定值，该系统可以用于阻尼入射水波（或者换句话说，提取入射水波的能量）。
2018-05-15 cs.CE physics.class-ph physics.flu-dyn
Numerical simulations of fluid flow and heat transfer in a four-sided, lid-driven rectangular domain
本文对四边形驱动矩形区域内的二维非定常不可压缩传热流动进行了数值模拟。对于四边形盖驱动矩形域，下壁向左移动，上壁向右移动，而右壁向上移动，左壁向下移动。四面墙以同样的速度移动。左、右活动墙采用不同的恒温，上、下活动墙采用保温。控制方程采用有限体积法的QUICK格式离散。采用SIMPLE算法计算了流动变量$u$ -速度、$v$-速度、$P$和$θ$的数值解以及$50 \le Re \le 1500$和$Pr=6.63$的局部努塞尔数和平均努塞尔数。由于运动流体产生的力，运动壁的方向和雷诺数影响流体在矩形区域内的流动。此外，在不同的雷诺数下，沿区域冷壁的平均和局部努塞尔数的变化揭示了总传热增加等温线表明，随着雷诺数的增加，垂直壁附近的水平温度梯度减小，因此热传递降低。降低。
2017-04-26 math.DS physics.comp-ph physics.flu-dyn
Structure and dynamics of hydrodynamically interacting finite-size Brownian particles in a spherical cavity: spheres and cylinders
从生物学到工程学，任意形状颗粒的受限悬浮液的结构和动力学在多个学科中都是令人感兴趣的。理论研究往往受到长距离颗粒-颗粒和颗粒-壁面力的复杂性的限制，包括多体波动流体动力学相互作用。在这里，我们报告的球形和圆柱形粒子的扩散局限在一个球形空腔的计算研究。我们依靠一个浸没边界一般几何埃瓦尔德一样的方法来捕获润滑和远程流体动力学，并包括适当的非滑动条件的限制壁。切比雪夫多项式近似用于满足布朗悬浮液的波动耗散定理。我们探讨如何润滑，长程流体动力学，颗粒体积分数和形状影响的平衡结构和颗粒的扩散。发现一旦颗粒体积分数大于$10\%$，颗粒开始形成层状聚集体，这极大地影响颗粒动力学。流体动力学相互作用强烈影响颗粒扩散诱导空间依赖的短时间扩散系数，更强的壁效应的颗粒扩散向墙壁，和一个子扩散制度-拥挤造成的-在长时间的颗粒流动性。在这里考虑的圆柱形颗粒的不对称性的水平是足够的诱导的层状结构中的取向顺序，降低扩散速率，并促进过渡到拥挤的流动性制度在低颗粒浓度。我们的研究结果提供了基本的见解细胞内的球状和纤维状蛋白的扩散和分布。
2020-02-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic lubrication theory for an immersed cylinder moving near wall
Univ. Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学，法国国家科学研究中心，LOMA实验室）
本文提出电液压润滑理论框架，研究无限刚性圆柱体附近刚性壁面的带电胶体自由运动，结合流体润滑理论、德拜-休克尔静电学和能斯特-普朗克电动力学，推导出三个耦合运动方程，揭示了超越现有电粘滞抬升表达式的复杂行为。
2026-06-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.class-ph
Waves beneath a drop levitating over a moving wall
本研究解释了悬浮液滴下方润滑层中行进波的物理起源，通过建立润滑流动简化模型并进行Tollmien-Schlichting型扰动线性稳定性分析，推导出Orr-Sommerfeld方程并求解最不稳定模式的波长与相速度，理论与实验结果吻合良好。
2024-08-22 math-ph math.MP physics.flu-dyn
