Modeling film flows down a rotating slippery cylinder
本文通过渐近模型、线性与弱非线性稳定性分析及数值模拟，系统研究了旋转和壁面滑移对垂直圆柱内外表面黏性薄膜流动稳定性和非线性演化的联合影响，揭示了旋转在不同表面上的相反作用及滑移增强 choke 和液滴破碎的机制。
2024-06-30 physics.flu-dyn
Drag reduction induced by superhydrophobic surfaces in turbulent pipe flow
在湍流管流中研究了超疏水表面的减阻作用。润湿的超疏水表面被示出为在其粗糙度中捕获气泡。这阻止了液体与该位置的壁直接接触，从而允许流动滑过气泡。我们考虑一个明确的纹理与流向槽的墙壁中的气体预计将被截留。这种配置是模拟交替无滑移和无剪切边界条件的墙壁。相对于经典的湍流管流，观察到显著的减阻，其强烈地取决于凹槽的尺寸和固体分数，即固体壁表面与管的圆周的总表面之间的比率。阻力减小是由于在固定压降下壁面处的平均滑移速度增加了流速。强化的边界条件也会产生特殊的湍流结构，这反而会降低流速。这两个并发的影响提供了一个整体的流量增加，通过平均轴向动量平衡证明。该方程提供了平均压力梯度、雷诺应力、平均流速和平均滑移速度贡献之间的平衡。
2018-09-24 physics.flu-dyn
A note on the stability of slip channel flows
本文研究了滑移边界条件对压力驱动槽道流动模态和非模态稳定性的影响。与Gersting（1974）（Phys.Fluids，17）的结果一致，但与Chu（2004）（C.R. Mecanique，332），我们表明，滑移显着增加线性不稳定性的临界雷诺数的值。然而，非模态稳定性分析表明，在亚临界雷诺数下，滑移对扰动的最大瞬态能量增长的影响非常微弱。因此，滑移边界条件不太可能对槽道流中向湍流的过渡产生显著影响。
2005-03-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unsteady laminar pipe flow of a Carbopol gel. Part I: experiment
本文对屈服应力剪切变稀流体（Carbopol- 980）的低雷诺数非定常管流进行了实验研究。对存在和不存在壁面滑移的流变流动中的固-流转变的研究揭示了不可逆变形状态与壁面滑移现象之间的耦合。特别地，壁滑移的存在几乎抑制了与流变滞后相关的变形功率赤字随材料受力速率的缩放。不可逆的固-流转变和壁面滑移行为出现在相同的施加应力范围内，因此，这两种现象似乎是相互耦合的。在增加/减少阶梯压力斜坡过程中进行的流场的原位测量揭示了三种不同的流态：固体（塞状），固体-流体和流体。与压力斜坡的增加/减少分支期间观察到的滞后相关的变形功率赤字揭示了对不稳定流驱动速率的依赖性，该速率与存在滑移的流变学测量期间观察到的速率一致。滑移速度对壁面剪应力的依赖性揭示了仅在流体流动状态内的Navier型滑移行为，这表明壁面滑移现象直接耦合到固-流转变。滑移速度与壁面速度梯度的普遍标度被发现和滑移长度是独立的特征时间强迫t0。论文最后讨论了主要发现及其对我们目前对Carbopol凝胶屈服和滑动行为的理解可能产生的影响。提出了几个步骤值得追求未来的实验/理论研究。
2013-01-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Predicting the distribution of yield-stress fluids in branched pipe manifolds
本文开发一维网络模型预测壁面滑移下分支管汇中屈服应力流体的稳态分布，经实验与仿真验证精度良好，可支撑滑移参数反演与工业管汇设计分析。
2025-11-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Linear stability theory and molecular simulations of nanofilm dewetting with disjoining pressure, strong liquid-solid slip, and thermal fluctuations
本文结合分子动力学与线性稳定性理论，提出考虑强滑移边界的随机润滑方程，揭示强滑移纳米膜去润湿的快速失稳、惯性效应及 $W\sim t^{1/4}$ 标度。
2024-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Slip behavior during pressure driven flow of Laponite suspension
以Laponite悬浮液为模型触变流体，研究了压力驱动下的管流。通过加入氯化钠盐以改变离子强度来控制悬浮液老化的趋势。我们使用注射泵来规定流量，并观察到获得了稳态流量。不寻常的是，保持恒定流速所需的稳态压降随着流速的增加而降低，这与Poiffille流的预期形成了质的对比。我们表明，通过改变流速，盐浓度，和流动的几何形状（管道直径和长度）得到的实验结果可以崩溃到一个单一的通用曲线，可以合理化，通过调用滑移的悬浮液在管壁。Laponite悬浮液表现出塞状流动，在管壁处屈服。结果表明，滑移长度与流量成线性关系，与管径成反比。
2021-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analytical and numerical validation of a plate-plate tribometer for measuring wall slip
本研究通过数值模拟与理论分析验证了DSLT流变仪在测量粘度与滑移长度时的可靠性，确认入口效应影响极小，并证实Navier-Slip边界条件能有效模拟技术表面粗糙度。
2023-11-17 physics.flu-dyn
Linear instability of viscous parallel shear flows: revisiting the perturbation no-slip condition
针对线性稳定性分析无法预测典型粘性流湍流转捩的问题，研究提出两种固体壁面初始扰动的替代边界条件模型，其产生的线性不稳定性可解释湍流转捩，提示经典无滑移条件对流固界面物理的描述可能过度简化。
2024-07-09 physics.flu-dyn
Benchmark of no-slip boundary conditions for meshless Lattice Boltzmann Method in Stokes flow
University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫斯蒂芬研究所）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克技术大学）
该研究基准测试了无网格LBM中多种无滑移边界条件，发现非平衡外推在精度和稳定性上最优，并强调在复杂问题中选择合适无滑移实现的重要性。
2026-09-29 physics.flu-dyn
Synergetic Effect of Wall-Slip and Compressibility During Startup Flow of Complex Fluids
本信解释了壁面滑移，可压缩性和触变性的协同效应，在加压流动启动操作的各种结构流体。与直觉相反，实验和数值模拟表明，壁面滑移（粘合失效）促进凝胶降解（内聚失效），揭示了一种新的流动启动机制。触变流变模型包括本体结构降解动力学。然而，基于滑移的静态模型解决了近壁现象。轴向速度或应变演化的近壁瞬态变化以及初始压力沿圆管轴线的传播机制解释了上述协同作用的本质。
2023-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Poiseuille Flow of a Non-Local Non-Newtonian Fluid with Wall Slip: A First Step in Modeling Cerebral Microaneurysms
脑动脉瘤和微动脉瘤是具有高破裂风险的异常血管扩张。动脉瘤破裂可能导致永久性残疾甚至死亡。在动脉瘤破裂之前发现和治疗动脉瘤是非常困难的，因为症状很容易被错误地归因于其他常见的脑部疾病。数学模型可以突出动脉瘤发展的可能机制，并为动脉瘤提供专门的生物标志物。颅内动脉瘤的现有数学模型集中在血流和动脉之间的机械相互作用。然而，这些模型不能适用于微动脉瘤，因为在脑微循环的长度尺度上的解剖和生理是不同的。在本文中，我们提出了一种机制，涉及血液和内皮细胞和神经胶质细胞的化学机械耦合的微动脉瘤的形成。我们的血液模型作为一个非本地非牛顿不可压缩流体，并解决了这样的流体通过轴对称的圆形刚性和不可渗透的管壁滑移的存在下，解析Poietille流。变形张量的速率的建议推广的空间导数表示使用Caputo分数导数。壁面滑移由经典的Navier定律和涉及分数阶导数的该定律的推广来表示。数值模拟表明，高血压可能有助于微囊形成。
2018-01-12 physics.flu-dyn
Critical curves of plane Poiseuille flow with slip boundary conditions
本文研究了滑移边界条件下二维平面Poiquille流的线性稳定性。滑移s由以最大流速为单位的壁处的切向速度定义。结果表明，临界雷诺数与s的关系很平稳，但增加得很快。
2001-01-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Purely elastic linear instabilities in parallel shear flows with free-slip boundary conditions
我们进行了线性稳定性分析的粘弹性平面Couette和平面Poiffille流与自由滑移边界条件。流体由Oldrophil-B本构模型描述，并且流动由合适的体积力驱动。我们发现，这两种类型的流动成为线性不稳定，我们的空间结构的不稳定模式。通过执行边界条件同伦从自由滑到无滑移边界，我们证明了不稳定的模式是直接相关的无滑移问题的最不稳定的模式，不稳定的自由滑的情况下。我们讨论了如何我们的意见可以用来研究最近发现的纯弹性湍流平行剪切流。
2021-09-21 physics.class-ph physics.flu-dyn
The effect of wall slip on the dewetting of ultrathin films on solid substrates: Linear instability and second-order lubrication theory
在惯性可忽略的情况下，分析了壁面滑移对固体基底上非润湿液膜不稳定性的影响。特别是，我们专注于膜的稳定性，比较在文献中，即弱，中间和强滑动模型，与斯托克斯方程的三种润滑模型的性能。由于没有上述领先阶润滑模型被证明是能够预测的增长率的扰动的整个范围内的滑动长度，我们开发了一个抛物线模型，能够准确地预测的线性动态的膜为任意滑动长度。
2020-10-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Arbitrary slip length for fluid-solid interface of arbitrary geometry in smoothed particle dynamics
我们在光滑粒子流体动力学和光滑耗散粒子动力学模拟中模拟了任意几何形状的流固界面处的滑移边界条件。在界面附近准稳态切向速度线性分布的假设下，可以指定任意的滑移长度$b$，并且相应地，可以计算每个边界颗粒的人工速度。因此，作为输入参数的$b$会影响界面附近耗散力和随机力的计算。对于$b \to 0$，恢复无滑移，而对于$b \to \infty$，实现自由滑移。从技术上讲，我们设计了两种不同的方法来计算任何边界粒子的人工速度。第一个有一个简洁的原则，并能胜任简单的几何形状，而第二个是微妙的，负担得起的复杂几何形状。稳态和瞬态流动模拟中的滑移长度与预期的滑移长度一致。作为示范，我们广泛地应用这两种方法来模拟弯曲的通道流，在管流和复杂的微血管内的流动，其中所需的滑移长度在流体-固体界面规定的椭圆体的动态。所提出的方法同样适用于其他粒子方法，如耗散粒子动力学和移动粒子半隐式方法。
2023-03-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Linear stability of channel flow with microgroove-type anisotropic superhydrophobic walls
我们研究的时间线性不稳定性的通道流受到张量滑移边界条件，模型的滑移效应引起的微槽型超疏水表面。微槽不一定与驱动压力梯度对齐。Pralits等人Phys. Rev. Fluids 2，013901（2017）研究了相同的问题，并报告说微槽关于驱动压力梯度的适当倾斜角可以降低临界雷诺数，并且具有单个超疏水壁的流动比具有两个超疏水壁的流动更不稳定/不稳定。相比之下，我们表明，最低的临界雷诺数总是实现两个超疏水壁，我们得到的临界雷诺数显着低于报告。此外，我们发现，临界雷诺数可以进一步降低通过增加各向异性的滑移长度。随着倾斜角的变化，似乎有一个很强的相关性之间的不稳定性的强度和由倾斜角引起的基流的横流分量的大小。在两个壁上的微槽的倾斜角不同的情况下，临界雷诺数随着倾斜角的差的增加而增加，即具有平行微槽的两个超疏水壁给出最低的临界雷诺数。结果是翔实的设计的微槽型壁纹理引入不稳定性在低雷诺数通道流，这可能是感兴趣的增强混合或传热在小流量系统中的湍流不能被触发。
2022-09-12 physics.flu-dyn
Laminar boundary layers over small-scale textured surfaces
University of Greenwich（格林威治大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出了一种模型，用于研究小尺度纹理表面的层流边界层，通过滑移长度修改流动，并展示了该方法在不同表面配置中的应用及稳定性分析。
2026-02-26 physics.flu-dyn
Linear stability analysis of hypersonic boundary layers computed by a kinetic approach: A semi-infinite flat plate at Mach 4.5 and 9
线性稳定性分析使用二维直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法的组合计算的基本状态和解决有关的特征值问题，适用于典型的边界层上的半无限平板。监测三种不同的气体，即氮气、氩气和空气，后者是79%氮气和21%氧气的混合物，其自由流马赫数范围对应于55公里高度的飞行。一个神经网络已被用来预测和平滑的原始DSMC数据，获得的稳定层流剖面与（自相似）边界层理论计算的那些非常好的协议，等温或绝热壁条件下，受到适当的滑移修正DSMC方法计算。将与未平滑DSMC剖面相关的主要本征模式结果与经典边界层理论的结果进行比较。小定量，但没有显着的定性差异的两类稳定基流的结果已被发现在所有参数检查。在所有条件下，主导本征模的频率实际上是相同的，而当在基本流剖面中施加正确的速度滑移和温度跃变边界条件时，发现对应于DSMC剖面的扰动比在所研究条件下边界层中出现的扰动系统地阻尼更大;与此相反，当使用经典的无滑移边界条件时，得到的阻尼较小/更不稳定的剖面，这将导致流动提前转捩。另一方面，由神经网络平滑的DSMC配置文件比其未平滑的同行稍微更稳定。
2021-04-26 physics.flu-dyn
Stability of flow through a slowly diverging pipe
虽然直管中层流线性不稳定的临界雷诺数是无穷大，但对于扩张管，临界雷诺数是有限的，并且随着扩张角的倒数而趋于无穷大。得到了无粘稳定性阈值处的速度分布。非平行分析在令人惊讶的低雷诺数下产生线性不稳定性，对于3度的发散约为150，这表明这种不稳定性在向湍流的过渡中起作用。采用多重网格Poisson方程求解基本流场，采用扩展特征值法求解描述稳定性的偏微分方程。
2005-02-12 physics.flu-dyn
Stability of soluble surfactant-laden falling film over a hydrophobic incline in the presence of external shear
SRM Institute of Science and Technology（SRM科学与技术学院）；National Taiwan Ocean University（台湾海洋大学）；Indian Institute of Technology Jodhpur（焦浦印度理工学院）
研究可溶表面活性剂填充下落膜在存在外部剪切力下的稳定性，分析长波和任意波模式，探讨能量组件行为。
2025-07-18 physics.flu-dyn
The Stability of Roll-Waves in Two-Phase Pipe Flow
滚转波列构成了管道中众所周知的两相流状态。如果流动条件在滚波范围内，则存在一个单参数定常滚波列解族。这意味着波列解决方案可以从宽范围的波长中构建。然而，在自然界中观察到的波长带相当窄。波长分布被认为与波列稳定性和流动扰动有关。本文对定常横摇-波列解进行了线性稳定性分析。与直接数值Roe方案模拟的预测进行比较。观察到良好的一致性;在波聚结的初始阶段之后，模拟的波长分布在被预测为线性稳定的那些波长中的较短波长中。此外，观察到的干扰频率和衰减率与分析预测一致。最后，压力驱动的气液列车的稳定性进行了比较，重力驱动的自由表面列车。
2018-11-28 physics.flu-dyn
Impact of wall modeling on kinetic energy stability for the compressible Navier-Stokes equations
在非结构网格上对非常高雷诺数的流进行经济、高阶的湍流模拟时，需要壁面模型来提高效率。然而，不同的壁模型具有不同的精度和稳定性。在这里，我们开发了一个动能稳定性估计来研究壁模型边界条件的稳定性。使用这个规范，两个墙模型进行了研究，一个流行的平衡应力墙模型，这是不稳定的，动态滑动墙模型，这是稳定的。这些结果被扩展到离散的情况下，使用部分求和（SBP）的性质的间断Galerkin方法。数值试验表明，平衡应力墙模型精度高但不稳定，动态滑移墙模型精度低但稳定。
2021-02-09 cs.NA math.NA physics.comp-ph
A comparative study of immersed boundary method and interpolated bounce-back scheme for no-slip boundary treatment in the lattice Boltzmann method: Part II, turbulent flows
在本研究的第一部分中，我们比较了两类无滑移边界处理的性能，即，在一系列的层流模拟中的格子玻尔兹曼方法内插反弹格式和浸没边界方法。在这第二部分中，这些边界处理在具有复杂几何形状的湍流的模拟中被进一步比较，以提供对这些方案的下一级评估。两个非平凡的湍流问题，充分发展的湍流管流在低雷诺数，和衰减的均匀各向同性湍流充满了大量的解决球形颗粒。本研究揭示的浸入边界法的主要问题是它无法计算扩散界面内的局部速度梯度，这可能会导致显着低估耗散率和粘性扩散局部附近的颗粒表面。另外，这两类无滑移边界处理能够提供准确的结果，为大多数的湍流统计在载体和分散相，提供足够的网格分辨率被使用。
2019-06-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Asymptotic approximations for convection onset with Ekman pumping at low wavenumbers
该研究针对旋转流体中Ekman抽吸影响Rayleigh-Bénard对流线性稳定性的问题，通过将简正模代入简化渐近模型，推导了不同波数标度下的解析渐近解，且该解与iNSE系统无滑移边界条件下的数值解高度吻合。
2025-01-02 math-ph math.MP physics.flu-dyn
A numerical framework for linear stability analysis of two-phase stratified pipe flows
提出一种基于有限体积法和双极圆柱坐标的数值框架，首次纳入含界面扰动的三维扰动，用于水平圆管两相分层流的线性稳定性分析，并经浸没边界法独立验证。
2023-02-27 physics.flu-dyn
The laminar flow instability criterion and turbulence in pipe
将直管中的流识别为柔性杆，可以给出确定层流状态转变为湍流状态的准则表达式，即管中流的平移运动的直线静态结构的失稳，以及其转变为平移运动的弯曲-涡动动态结构，就像柔性杆屈曲一样。引入的标准允许考虑入口几何形状、管道长度、流速以及任何物理因素对直线流动结构的稳定性的影响。确定了雷诺数是局部水动力相似数，并指出雷诺数是引入的稳定性判据的组成部分。所发展的稳定性问题的求解方法也适用于内流和外流场的问题求解。
2003-03-19 physics.flu-dyn
Instability of stratified air-water flows in circular pipes
本研究通过考虑三维无穷小扰动与界面变形的线性稳定性分析，探究水平圆管分层气水流动的稳定性，给出稳定性图等结果，揭示多类临界扰动模式并验证管径标度律与简化几何的适用性。
2024-03-09 physics.flu-dyn
Rethinking Pipe Flow Stability: Insights from a Meshless Global Analysis
针对传统线性稳定性分析难以证实Hagen-Poiseuille流动不稳定性、受管道中心1/r项奇异性困扰的问题，本研究采用无网格框架开展全局稳定性分析，发现了区别于局部分析的新模态，验证了该方法无需多次模拟即可捕捉局部不稳定性的效用。
2025-10-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A hydrodynamic bifurcation in electroosmotically-driven periodic flows
在本文中，我们报告了一种新的惯性不稳定性，发生在电驱动槽道流。我们假设，在外部施加的电场的影响下的电荷运动被限制在一个小的附近的通道壁，有效地，驱动体流通过规定的滑移速度在边界处。在这里，我们研究了二维直通道中的空间周期性壁速度调制数值。在低滑移速度下，整体流由沿每个壁的左右对称的一组涡流组成，而在足够高的滑移速度下，该流通过超临界分叉而失去稳定性。令人惊讶的是，从左右对称的基流分叉的新的流动状态具有沿通道的相当强的平均分量，这类似于压力驱动的速度分布。不稳定性设置在相当小的雷诺数约20-30，我们讨论了其在微流体装置中的潜在应用。
2017-08-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Bingham Fluid Flow through Oscillatory Porous Plate with Ion-Slip and Hall Current
本文用数值方法研究了离子滑移和霍尔电流作用下宾汉流体通过多孔振荡板的流动。最初，在时间t = 0，流体和上板都静止。在时间t > 0时，上板开始在其自身平面内振荡，而下板静止。下板温度恒定，而上板温度振荡。垂直于板施加均匀的磁场。为了从控制非线性偏微分方程得到无量纲方程组，使用了通常的变换。采用显式有限差分法求解了无量纲方程组。采用MATLAB R2015 a进行数值模拟。为了保证数值计算的精度，我们讨论了稳定性和收敛性准则，当P_r>=0.08，Beta_i>=2，H_a<=20，K_o<=8（k~=2），R_e>=0.011，Beta_e=0.10，E_c=0.10，Delta（Y）=0.05，Delta（Tau）=0.0001时，系统是收敛的。在无因次时间=2.00时得到了稳态解。在稳态时，几个参数的流动模式，局部剪切应力和努塞尔数的影响已被图示。
2021-03-24 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
A linear system for pipe flow stability analysis allowing for boundary condition modifications
提出了一种精确的系统来研究管流的稳定性，以确保规律性。该系统产生的光谱与Meseguer \& Trefethen（2000）一样精确，同时提供了修改边界条件的灵活性，而无需修改公式。通过将状态变量公式化为解析函数来实现精度。我们发现，由此产生的系统保留了经常奇异的管道中心的极点的多重性，使壁边界条件的补充，正是所需数量的正则性条件，以获得独特的解决方案。在轴对称和轴向恒定扰动的情况下，计算出的特征值匹配，双精度精度，预测的值的分析特征关系。导出的系统被用来获得最佳的无粘扰动模式，这是发现持有类似的结构，在平面剪切流。
2019-08-18 cs.CE cs.NA math.NA
