Métodos Matemáticos Aplicados à Mecânica dos Fluidos (Mathematical Methods Applied to Fluid Mechanics)
这些笔记是根据作者在坎皮纳斯大学(UNICAMP)的一些讲座编写的。这些笔记是葡萄牙语的,涉及应用于流体力学的一些数学方法。
2017-11-05 physics.flu-dyn
Fluid Mechanics of Everyday Objects
高速纹影视频制作突出了日常物体中发现的流体力学。此视频(条目102369)作为2013年流体运动画廊的一部分提交,该画廊展示了流体动力学视频。
2013-10-10 physics.flu-dyn
SmartFlow: A CFD-solver-agnostic deep reinforcement learning framework for computational fluid dynamics on HPC platforms
本研究提出CFD求解器无关的深度强化学习框架SmartFlow,依托SmartRedis-MPI等库实现HPC平台下求解器与DRL算法的高效通信,通过三类流动控制与建模案例验证了其通用性,可加速强化学习驱动的流体力学研究。
2025-08-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Non-singular boundary integral methods for fluid mechanics applications
本文提出了一种求解偏微分方程的边界积分方法,它可以解析地去掉通常的弱奇异积分和柯西主值积分。该方法的广泛适用性与实际感兴趣的流体和连续介质力学,包括潜在的流动,亥姆霍兹方程的拉普拉斯方程的解决方案,以及斯托克斯流动和线性弹性方程的一些问题进行说明。
2019-02-09 physics.class-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Multiscale Approach to Fluid-Solid Interfaces: An overview of methodologies coupling fluid mechanics to molecular dynamics and quantum theory
传统的流体力学在建立速度场边界条件时,没有考虑流固界面的化学成分和热力学状态。因此,当界面材料变化时,流体模拟通常不能产生不同的输出。通过考虑物质的原子论描述,材料特定的边界条件的理论确定变得可能,从而提供了一个改进的替代完全不变的无滑移条件。这样一个计划构成了一个多尺度的方法来流体动力学基本上涉及两个时空尺度之间的过渡:第一个涉及的宏观边界条件的推导通过分子评估滑移长度;第二个涉及的建设原子间的力场,所需的分子动力学模拟,从量子理论。在这个介绍性的概述中,我们讨论了这些问题的一些基本方面。
2019-12-03 physics.app-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
A review on Deep Reinforcement Learning for Fluid Mechanics
MINES Paristech(巴黎高等矿业学院);PSL - Research University(巴黎文理研究大学);CEMEF(材料与力学中心);University of Oslo(奥斯陆大学);University of Cambridge(剑桥大学)
本文综述了深度强化学习(DRL)在流体力学领域的现有应用,梳理耦合方法的优劣、与经典方法的对比及测试案例进展,为相关研究者提供参考。
2021-02-25 cs.LG physics.comp-ph physics.flu-dyn
Elements of resolvent methods in fluid mechanics: notes for an introductory short course
这是2019年夏天在剑桥大学DAMTP举行的流体力学模态方法短期课程的部分笔记集。这些注释向读者介绍了当前在流体力学中使用的预解式分析。他们的目标是平均开始博士生,并将作为一个基地,从中探索文献。
2019-09-10 physics.flu-dyn
Viscous Fluids and Quantum Mechanics
从一个简单的分析粒子轨道和存在或不存在耗散的流体流动,显然不相关的研究领域之间的一些连接。主要结果指出了经典保守系统的量子化和耗散形式之间的深刻联系。
2006-01-05 physics.flu-dyn
Optimization of fluid mixing by reinforcement learning using limit cycles of a dynamical system
Graduate School of Engineering Science, the University of Osaka(大阪大学工学研究科)
提出一种无需详细流场测量、利用二维动力系统稳定极限环的强化学习优化方法,用于周期性旋转圆柱容器中的流体混合,能适应粘度变化并给出物理合理的优化运动。
2026-09-21 physics.flu-dyn
A corrected transport-velocity formulation for fluid and structural mechanics with SPH
粒子移动技术(PST)已被用来提高光滑粒子流体动力学(SPH)方法的精度。移动确保颗粒在空间中均匀分布。这可以通过使用传输速度移动颗粒来执行。在本文中,我们提出了一个扩展类的传输速度公式(TVF)的方法。我们推导出的方程在一个一致的方式,并表明,有额外的条款,显着提高该方法的准确性。特别是,我们将其应用到熵阻尼人工压缩SPH方法。我们使用一个简单的方法来识别自由表面粒子及其法线,从而适应自由表面问题的方法。我们展示了如何新的方法可以应用到弹性动力学的问题。我们考虑了一套基准问题,涉及流体和固体力学,以证明该方法的准确性和适用性。实现是开源的,手稿是完全可复制的。
2022-03-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Predicting Uncertainty in Geometric Fluid Mechanics
我们回顾随机几何力学的机会,将观测到的数据纳入变分原理,以获得数据驱动的非线性动力学模型的计算可分辨尺度的流体运动的变化的影响,由于不可分辨的,小,快速尺度的流体运动。
2018-06-26 nlin.CD physics.flu-dyn
A statistical mechanics approach to mixing in stratified fluids
预测当一定量的能量注入Boussinesq流体时发生多少混合是分层湍流中的一个长期问题。在这些过程中涉及的大量的自由度使得确定性的方法非常困难的问题。在这里,我们提出了一个统计力学的方法产生的累积,全球混合效率作为一个全球理查森数和背景浮力剖面的函数预测。
2016-10-27 physics.flu-dyn
Hot Fluids and Nonlinear Quantum Mechanics
结果表明,热相对论流体可以被看作是一个自我相互作用的量子物体的集合。它们服从一个非线性方程,该方程是流体的基本成分所服从的量子方程的修改。一个统一的唯象处方,影响量子跃迁从相应的经典系统,被调用来推导非线性薛定谔,克莱因-戈登,和泡利-薛定谔方程。人们期望所建立的非线性量子力学将从根本上推进概念理解和计算能力,特别是在极高能量密度物理领域。
2013-05-17 physics.flu-dyn
Averaging out Inhomogeneous Newtonian Cosmologies: I. Fluid Mechanics and the Navier-Stokes Equation
经典流体力学的基本概念和方程的形式所需的牛顿宇宙学的制定和推导和分析的平均Navier-Stokes-Poisson方程组。特别注意的是分析制定的定义和方程的运动流体和它们的物理内容。
2002-12-18 gr-qc physics.flu-dyn
A differential geometric description of thermodynamics in continuum mechanics with application to Fourier-Navier-Stokes fluids
用外演算的无坐标语言给出了连续机械系统的热力学描述。首先,仔细描述的数学工具,需要制定相关的守恒定律。其次,遵循公理化的方法,这两个热力学原理将被描述,导致一致的描述熵产生机制流形上。第三,专门傅立叶-纳维-斯托克斯流体将进行通过。
2022-09-27 physics.flu-dyn
Towards a Mechanical Analogy of a Quantum Particle: Turbulent Advection of a Fluid Discontinuity and Schroedinger Mechanics
本文考虑了湍流理想流体的不连续性。它被认为是分裂和分散,或在随机环境中传播,形成一种没有静水压力的气体。不连续性的两个等质量的碎片彼此无法区分。一种具有这种性质的气体,其行为必然象马德隆介质。
1999-04-17 physics.flu-dyn physics.gen-ph
Fluid Motion Makes the Bottle-Flip Challenge Mechanically Unintuitive But Viable
本研究利用高速可视化揭示翻瓶挑战中水的重新分布、射流冲击及触地缓冲如何共同改变瓶体运动,解释其反直觉但可成功直立着陆的力学机制。
2025-02-18 physics.class-ph physics.flu-dyn
Biological Fluid Mechanics Under the Microscope: A Tribute to John Blake
约翰·布莱克(1947- 2016)是流体力学的领导者,他的两个主要专业领域是微观尺度上的生物流体力学和气泡动力学。他在澳大利亚(他的祖国)和英国(他的第二故乡)进行了领先的研究,并指导了其他人。本文回顾了约翰·布莱克在生物流体力学方面的贡献,并作为受益于他的指导、指导和启发的众多研究生和研究人员之一,给出了作者的个人观点。从生物力学讨论的主要议题是:'蠕动'原生动物模型,斯托克斯流和'blakelet'解决方案,离散纤毛建模通过细长体理论,呼吸和生殖生理流量,闪烁stokelets微生物喂养,人类精子活力,和胚胎节纤毛的图像方法。
2018-01-08 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Excited state fluid mechanics and mathematical principles of separation and transition
转捩和分离是流体力学领域中的一个难点和重要问题。在流体机械工程中,由于流体的流动、分离和过渡问题不能用数学术语精确描述,导致设计误差和预测问题。分离和跃迁中的非线性不确定性使得很难用实验方法准确地分析这些现象。这就要求对流体分离和转捩的数学预测有新的思路和方法。本文通过对流体力学的公理化处理,导出了产生脉动速度的激发态的概念,揭示了流体的分离和跃迁是这种激发态的特殊形式。这使我们能够澄清流体分离和过渡的状态条件。通过对纳维-斯托克斯方程的数学分析,导出了适用于流场的一般激发态定理。最后,导出了分离和过渡的条件,并建立了相应的一般规律。本文的研究结果为进一步研究湍流机理和工程问题的解决提供了基础。
2021-04-16 physics.flu-dyn
A geometric look at momentum flux and stress in fluid mechanics
我们开发了一个几何公式的流体动力学,有效的任意黎曼流形,认为动量通量和应力张量作为1-形式值2-形式,和他们的分歧作为一个协变的外导数。我们审查必要的工具,微分几何和获得相应的坐标自由形式的各种无粘流体模型的运动方程-可压缩和不可压缩的欧拉方程,拉格朗日平均欧拉- $α$方程,磁流体力学和浅水模型-使用变分推导,自动产生一个对称的动量通量。我们还考虑了耗散效应,并讨论了粘性流体的纳维-斯托克斯方程和粘弹性流体的Oldrophil-B模型的几何形式。
2022-06-13 physics.flu-dyn
Matrix logarithmic wave equation and multi-channel systems in fluid mechanics
本文建立了一大类具有内表面张力和毛细效应的正压流体的非线性波方程和流动方程之间的映射关系。受统计力学和多通道物理理论的启发,我们主要研究具有对数非线性的波动方程,并将其推广到矩阵方程。我们将所得方程映射到多通道或多组分Korteweg型材料的流动方程。对于某些特殊情况,我们解析地推导出高斯型矩阵解,并在流体力学的背景下研究它们。
2019-10-04 physics.flu-dyn quant-ph
Non equilibrium in statistical and fluid mechanics. Ensembles and their equivalence. Entropy driven intermittency
本文综述了混沌假说,并讨论了它在统计力学和流体力学中的应用,提出了一个定量的定义。熵产生率解释在某些不稳定现象。本文试图从涨落定律的角度对西利伯托-拉罗什实验进行理论解释。
2000-01-31 nlin.CD physics.class-ph physics.flu-dyn
Applying Machine Learning to Study Fluid Mechanics
University of Washington(华盛顿大学)
本文简要概述了如何使用机器学习在流体力学中构建数据驱动模型。机器学习的过程分为五个阶段:(1)制定一个问题模型,(2)收集和管理训练数据,以通知模型,(3)选择一个架构来表示模型,(4)设计一个损失函数来评估模型的性能,以及(5)选择和实现一个优化算法来训练模型。在每一个阶段,我们讨论了如何先验物理知识可能会嵌入到这个过程中,从流体力学领域的具体例子。
2021-10-05 cs.LG physics.flu-dyn
From the Boltzmann equation to fluid mechanics on a manifold
我们应用Chapman-Enskog程序推导流体动力学方程的任意表面上的玻尔兹曼方程的表面。
2012-08-27 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Extra mass flux in fluid mechanics
阐明了在单组分耗散非相对论流体中存在额外质量通量的条件。通过考虑伽利略不变性,我们表明,如果总质量通量等于总动量密度,那么质量,动量,角动量和助推器(质心)守恒。然而,这些守恒定律也可以通过其他方式实现。我们展示了一个弱非局部流体力学的例子,其中守恒律也得到满足,尽管总质量通量与动量密度不同。
2016-07-08 physics.flu-dyn
Unification of The Navier-Stokes Equation for Fluid Mechanics and Aeroacoustics
IITK(印度理工学院坎普尔分校)
本文重新评估可压缩牛顿流体的纳维-斯托克斯方程,提出广义运动黏度及估计第二黏度系数的新方法,以统一流体力学与气动声学。
2026-09-09 physics.flu-dyn
On the invariant formulation of fluid mechanics
可以观察到,流体力学的微分算子可以用有限维仿射空间上的全导数来定义。它遵循的事实是,所有规范的有限维向量空间是等价的,并从定义的完全衍生物的赋范仿射空间(见:L.施瓦茨,分析数学,赫尔曼,1967年)。特别地,它表明了标准公式的“实质导数”是沿“非相对论四速”的方向导数。
2004-11-17 physics.flu-dyn physics.gen-ph
Remarks on the principles of statistical fluid mechanics
这是一个特殊的调查统计流体力学中心的霍普夫泛函微分方程。本文以Burgers方程为例,评述了湍流理论中的几种泛函积分方法.我们特别注意到,一些重要的贡献已经带来了研究工作的波在随机介质中的传播,其中弗里希也不例外。我们还讨论了一个特定的有限维近似的Burgers方程。
2022-01-13 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Machine Learning for Fluid Mechanics
University of Washington(华盛顿大学);CNRS(法国国家科学研究中心);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);TU Berlin(柏林工业大学);ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院)
流体力学领域正在迅速发展,由来自多个时空尺度的现场测量、实验和大规模模拟的前所未有的数据量驱动。机器学习提供了丰富的技术来从数据中提取信息,这些信息可以被转换为关于底层流体力学的知识。此外,机器学习算法可以增加领域知识并自动化与流控制和优化相关的任务。本文概述了流体力学的机器学习的历史、当前发展和新出现的机会。它概述了基本的机器学习方法,并讨论了它们在理解、建模、优化和控制流体流动方面的用途。这些方法的优点和局限性是从科学探究的角度来解决的,科学探究认为数据是建模、实验和模拟的固有部分。机器学习提供了一个强大的信息处理框架,可以丰富,甚至可能改变,流体力学研究和工业应用的当前路线。
2020-01-04 cs.LG physics.flu-dyn stat.ML
The transformative potential of machine learning for experiments in fluid mechanics
KTH Royal Institute of Technology(KTH皇家理工学院);University of Washington(华盛顿大学);Stanford University(斯坦福大学);Swedish e-Science Research Centre (SeRC)(瑞典电子科学研究中心(SeRC))
机器学习领域在许多科学和工程领域迅速发展,包括实验流体动力学,这是原始的大数据学科之一。这一观点将突出实验流体力学的几个方面,这些方面将受益于机器学习的进步,包括:1)提高测量技术的保真度和质量,2)改进实验设计和替代数字孪生模型,3)实现实时估计和控制。在每种情况下,我们讨论了最近的成功案例和持续的挑战,以及警告和限制,并概述了ML增强和ML启用实验流体力学的新途径的潜力。
2023-03-29 cs.AI physics.flu-dyn
Mechanics of a Plant in Fluid Flow
植物生活在不断流动的流体中,无论是空气还是水。为了响应与流体运动相关的载荷,植物通常以很大的幅度弯曲和扭曲。这些大变形在传统的工程应用中是找不到的,因此需要新的专业科学发展。研究植物学,林业和农业科学中的流体-结构相互作用(FSI)对于优化食品,能源和建筑材料的生物质生产至关重要。FSI也是研究植物对环境的生态适应的中心。本文综述了FSI对单个植物的影响机制。我们对流体力学进行了简短的复习,然后深入研究了植物与流体相互作用的静态和动态。对于每一种现象,我们提出了适当的无量纲数来解决这个问题,讨论了这些现象对生物过程的影响,并提出了未来的研究途径。我们涵盖了重新配置的概念,同时考虑多孔弹性,扭转,手征,浮力和表面摩擦。我们还涵盖了波动作用,颤振和涡激振动的动力学现象。
2019-05-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The fluid mechanics of bubbly drinks
气泡饮料具有惊人的吸引力。这些饮料的性质使它们在其他选择中更受欢迎。在这篇文章中,我们将探讨这种特殊类型的两相,传质驱动的流动所涉及的物理。
2018-10-05 physics.flu-dyn
Fluid Mechanics of Liquid Metal Batteries
液态金属电池是一种电网规模储能新技术,其设计和性能取决于流体力学,因为电池电极和电解质完全是液体。在这里,我们回顾了以前和目前的研究流体力学的液态金属电池,指出未来的研究机会。由于目前的技术只有几年的历史,到目前为止,只有少数出版物专门考虑了液态金属电池。我们希望通过在这里尽可能多地引用这些出版物来鼓励合作和对话。也可以通过链接到大量的先前文献来学习,这些文献考虑了在液态金属电池中观察到或预期的现象,包括热对流、磁对流、马兰戈尼流、界面不稳定性、泰勒不稳定性和电涡流。我们专注于现象,材料,长度尺度和电流密度相关的液态金属电池设计目前正在商业化。我们试图指出可能导致设计改进或使新机制重要的突破。
2017-10-09 physics.flu-dyn
Chern-Simons Reduction and non-Abelian Fluid Mechanics
我们提出了一个非阿贝尔推广的三维矢量的Clebsch参数化。该结构是基于对称空间上的陈-西蒙斯形式的群论还原。然后使用的形式主义给出一个典型的(辛)讨论的非阿贝尔流体力学,类似的方式阿贝尔Clebsch参数化允许一个典型的描述传统的流体力学。
2000-07-17 hep-ph hep-th math-ph
Stochastic Geometric Mechanics for Fluid Dynamics
本研究介绍了可在全球气候建模中量化不确定性且保留理想流体平流输运特性的随机几何力学(SGM)框架,阐述了其基于李群不变变分原理、面向流体流动与波动动力学的数学构建内容。
2023-08-29 math-ph math.MP physics.ao-ph
The fluid mechanics of poohsticks
2019年是乔治·加布里埃尔·斯托克斯(George Gabriel Stokes)的二百周年纪念日,他在1851年描述了拖曳-斯托克斯拖曳-浸入液体中的身体移动,2020年是克里斯托弗·罗宾·米尔恩(Christopher Robin Milne)的百年纪念日,他发明了poohsticks游戏;他的父亲A。A.米尔恩的《小熊维尼角的房子》,第一次在印刷品中描述它,出现在1928年。所以这是一个恰当的时刻来回顾,复杂流体流动中固体的流体力学的最新发展,以及一个漂浮在两种运动流体之间的界面上的物体。当两种流体是水和空气时,Poohsticks属于后一类。
2021-04-07 math.DS nlin.CD physics.flu-dyn
Virgin and Under-Investigated Areas of Research in Non-Newtonian Fluid Mechanics
本文梳理了非牛顿流体力学中尚未被充分研究或新兴的研究方向,呼吁研究者尤其是新人优先投入这些领域,并讨论了引入新工具方法的可能性及现有研究的局限。
2025-04-11 physics.flu-dyn
A fluid mechanic's analysis of the teacup singularity
研究了无粘有壁流体流动中奇异性的形成机理。在圆柱形容器中数值模拟了不可压欧拉方程。流动是轴对称的,有旋涡。模拟再现和证实方面的先前研究报告的强有力的证据有限时间奇点。这里的分析重点是惯性和压力之间的相互作用,而不是涡量。利用压力泊松方程的线性性将压力场分解成由湍流和旋流产生的独立贡献,并强制执行不可压缩性和强制执行流量限制。驱动速度梯度爆破的关键压力场是将流体限制在圆柱壁内。一个模型的基础上提出的连续变量制定的欧拉方程的气缸壁,关闭来自压力是如何确定的速度。该模型捕捉到了爆炸情景机制中的关键特征。
2020-07-07 physics.flu-dyn
Siquieros accidental painting technique: a fluid mechanics point of view
这是第65届APS-DFD年会的流体运动画廊的一个条目(流体动力学视频)。这段视频展示了对墨西哥著名壁画家D.A. Siqueiros开发的“偶然绘画”技术的分析。我们复制了他使用的技术:将不同颜色的油漆层倒在彼此的顶部。我们发现,由于瑞利-泰勒不稳定性,这些层混合在一起,形成了美观的图案。由于用于赋予油漆颜色的颜料,它们可以具有不同的密度。当浇注在彼此的顶部时,如果顶层的密度比下层的密度大,则粘性重力流在径向扩散时会经历不稳定。我们拍摄了这个过程,并制作了慢下来的视频来可视化这个过程。
2012-10-09 physics.flu-dyn
Statistical Fluid Mechanics: Dynamics Equations and Linear Response Theory
提出统计流体力学框架,用分子速度统计分布和质心速度推导动力学方程,并结合 Green 函数与线性响应理论统一描述热、质心运动及声传播。
2023-07-14 cond-mat.stat-mech physics.app-ph physics.flu-dyn
A Particle Field Theorist's Lectures on Supersymmetric, Non-Abelian Fluid Mechanics and d-Branes
这本专着是来自一系列的六个讲座,我在中心数学研究在蒙特利尔,在2000年3月和6月,而名义上的艾森施塔特主席。
2000-10-16 hep-th math-ph math.MP
Integrable Supersymmetric Fluid Mechanics from Superstrings
在建立了平面超对称Chaubergin气体模型的基础上,从(2+1)维光锥参数化的Nambu-Goto超弦得到了(1+1)维超对称流体力学.线性模型是完全可积的,可以用黎曼坐标巧妙地表达出来。展示了守恒电荷和超荷的无限塔。它们形成了一个动力学(隐藏)SO(2,1)对称群的不可约表示。
2001-05-03 hep-th math-ph math.MP
Linear and Nonlinear Dimensionality Reduction from Fluid Mechanics to Machine Learning
降阶是许多数据处理问题的本质,包括滤波、数据压缩、降阶建模和模式分析。虽然传统上使用流体动力学社区中的线性工具进行处理,但来自机器学习的非线性工具正变得越来越受欢迎。本文介于综述和教程之间,介绍了线性和非线性降维技术的一般框架。自动编码器和流形学习方法之间的差异和联系被强调,流行的非线性技术,如核主成分分析(kPCA),等距特征学习(ISOMAPs)和局部线性嵌入(LLE)被放置在这个框架中。这些算法在三个经典问题中进行基准测试:1)滤波,2)振荡模式识别,3)数据压缩。它们的性能进行了比较,对传统的正交分解(POD),以提供一个角度对他们的扩散在流体动力学。
2022-12-15 physics.flu-dyn
MeshDQN: A Deep Reinforcement Learning Framework for Improving Meshes in Computational Fluid Dynamics
Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
网格划分是计算流体动力学(CFD)中稳定和准确模拟所必需的关键但用户密集的过程。网格生成是计算流体力学(CFD)管道中的一个瓶颈。自适应网格技术允许网格自动更新,以产生手头问题的准确解决方案。现有的自适应网格化的经典技术需要求解器的附加功能,许多训练模拟,或两者兼而有之。当前的机器学习技术通常需要用于训练数据生成的大量计算成本,并且在范围上受限于训练数据流态。MeshDQN是一个通用的深度强化学习框架,用于迭代粗化网格,同时保留目标属性计算。基于图神经网络的深度Q网络用于选择要移除的网格顶点,并且在改进过程中的每一步使用解插值来绕过昂贵的模拟。MeshDQN需要在网格粗化之前进行一次模拟,同时不对流态、网格类型或求解器进行假设,只需要能够直接在CFD管道中修改网格。MeshDQN成功改进了两个二维翼型的网格。
2022-12-02 cs.LG physics.flu-dyn
Analysis of surface tension in terms of force gradient per unit area -- Part I : a thought experiment using the principle of equivalence in fluid mechanics
本文通过流体力学等效原理提出思想实验,将表面张力转化为单位面积力,从而分析表面张力现象并重写相关方程,应用于毛细管、Wilhelmy板等经典现象。
2025-11-28 physics.flu-dyn
Supersymmetric Fluid Mechanics
当反对易格拉斯曼变量被引入到无旋速度和无涡的流体动力学模型中时,速度获得非零旋度,由此产生的涡度由格拉斯曼变量形成的高斯势描述。在添加进一步的与格拉斯曼自由度的特定相互作用后,模型变得超对称。
2000-07-17 hep-th math-ph math.MP
Multi-agent rendezvous in fluid flows via reinforcement learning
AML, Department of Engineering Mechanics, Tsinghua University(AML,工程力学系,清华大学);Department of Physics, Gothenburg University(物理系,哥德堡大学)
采用多智能体强化学习(MARL)在涡旋流中开发物理信息会合策略,显著提高会合率,并具有跨涡旋强度、尺度和群体规模的迁移性,通过打破状态-动作图对称性防止智能体被困在分离涡旋中。
2026-06-11 cs.LG cs.MA physics.flu-dyn
Stochastic Eulerian Lagrangian Methods for Fluid-Structure Interactions with Thermal Fluctuations
我们提出的方法进行研究的流体-结构相互作用的热波动。采用欧拉和拉格朗日参考系相结合的混合力学描述。我们建立耦合这些描述的运营商的一般条件。随机驱动场的形式主义来自使用原则从统计力学。的形式主义的随机微分方程被发现表现出显着的刚度在某些物理制度。为了应付这个问题,我们推导出减少随机微分方程的几个物理制度。我们还提出了随机数值方法,每个政权近似的流体-结构动力学,并有效地产生所需的随机驱动场。为了验证在每个政权的方法,我们进行分析的流体结构形式主义的随机动力学的不变概率分布。我们将这种分析与统计力学的结果进行了比较。为了进一步证明该方法的适用性,我们进行计算研究的球形粒子具有平移和旋转的自由度。我们将这些研究与流体力学的结果进行了比较。所提出的方法为流体-结构系统提供了一套相当通用的计算方法,用于处理一致的结构力学,流体动力耦合和热波动。
2010-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Physics-informed Kolmogorov-Arnold Network with Chebyshev Polynomials for Fluid Mechanics
本文提出ChebPIKAN框架,结合KAN架构与切比雪夫多项式及物理约束,有效求解流体力学PDEs,缓解过拟合并提升外推性能。
2025-08-14 physics.flu-dyn
Physics-informed Fourier Basis Neural Network for Fluid Mechanics
本研究提出结合物理信息的傅里叶基神经网络FBNN,用于求解流体力学典型PDE,在多类方程上性能优于传统ANN,且对激活函数选择不敏感,为计算流体力学提供新工具。
2025-08-04 physics.flu-dyn
A New Continuum Formulation for Materials--Part II. Some Applications in Fluid Mechanics
在本文的第一部分,我提出了一组新的方程,我称之为M(D,η)-公式,它不同于流体运动的Navier-Stokes-Fourier描述。在这里,我使用这些方程来模拟流体力学中的几个经典例子,目的是提供两种方法之间的一般比较。以下是一些广泛的事实:(1)用M(D,η)公式求解同样简单--或者在大多数情况下简单得多,(2)对于某些例子,在预测中没有太大的差异--事实上,对于声音传播和只有速度的旋转部分的例子,我的传输系数D和η被选择为在适当的区域中匹配Navier-Stokes-Fourier解,(3)然而,在一些例子中,预测出现了明显的差异,如光散射;(4)此外,还出现了重要的概念差异,如在非无限阻抗边界处的声音、热泳和重力对大气的影响等例子中所看到的。
2017-01-24 physics.flu-dyn
Polar continuum mechanics
现有的极性连续统理论包含在偶应力张量的球面部分未解决的不确定性。这严重限制了它在微纳米尺度固体和流体力学研究中的应用,也许更重要的是,在涉及广泛尺度的流体湍流现象的研究中。在本文中,我们依靠能量方程,以及一些运动学的考虑,建立一个一致的偶应力理论的极性连续,解决所有的不确定性。在给出一般公式和得到守恒定律之后,我们专门集中于极性流体力学的偶应力理论。我们专门研究线性粘性流的理论,并考虑偶应力流体力学中的几个边值问题。更一般地说,由此产生的理论在这里可能提供一个基础,在最精细的尺度上的基本连续水平的研究。
2010-09-16 cond-mat.other physics.flu-dyn
Using ray-traversal for 3D particle matching in the context of particle tracking velocimetry in fluid mechanics
提出了一种基于射线穿过三维体素网格的创新方法。该方法的主要优点是,该方法的结果与输入的顺序无关;相机的顺序和作为算法输入的光线的顺序不影响结果。该算法在匹配质量的递减值中找到匹配,确保全局最佳匹配在较差匹配之前匹配。该算法的时间复杂度与摄像机和粒子的数量有效地缩放。给出了不同几何形状和不同摄像机数目的算法实例。该方法是为追踪流体力学中的示踪粒子或惯性粒子而设计的,其粒径一般在O(μm)-O(cm)之间。然而,该方法不对颗粒施加尺寸限制。
2020-08-06 physics.flu-dyn
Mechanical response in elastic fluid flow networks
物质运输网络内的流动动力学取决于其动力源的动力学。响应于这些动力学的变化对于活体流动网络(例如动物脉管系统)的适应性是至关重要的,当泵(心脏)在不同稳态之间转变时,活体流动网络经受频繁和突然的转变。流动阻力、流体惯性和血管壁的弹性的组合使得整个网络中的流体的流动和压力响应于这些转变并且在非零时间尺度上适应新的动力源操作曲线。我们发现,这种响应时间可以存在于两种可能的制度之一,一个占主导地位的衰减率的行波阵面和独立的系统大小,和一个占主导地位的扩散性质的流体机械能在大的长度尺度。这些制度被证明是存在的单船和分层结构的网络与系统小于临界尺寸在前者和较大的系统在后者。应用生物学相关参数的模型表明,动物的血管网络可能已经演变到占据一个国家内的最小响应时间制度,但接近这个关键的系统大小。
2021-09-28 physics.flu-dyn