Wave drag on asymmetric bodies
具有尖前缘和圆后缘的非对称体向前运动产生的波扰动比向后运动产生的波扰动小，这反映在波阻系数中。Michell的波阻理论（Michell，1898）没有捕捉到这个实验事实。在这项研究中，我们使用一个拖槽实验来研究不对称性对波阻的影响，并表明这些影响可以通过修改Michell的理论来复制，包括一个破环边界层的增长。我们发现，不对称可以有一个积极的或消极的影响阻力，取决于运动的深度和弗劳德数。
2019-02-20 physics.flu-dyn
Shocks Under Control: Taming Transonic Compressible Flow over an RAE2822 Airfoil with Deep Reinforcement Learning
Aerospace Engineering Department, Worcester Polytechnic Institute（航空航天工程系，沃斯特理工学院）；Department of Aerospace Engineering, University of Michigan（航空航天工程系，密歇根大学）
针对Re=50,000时二维RAE2822翼型跨音速激波-边界层相互作用的主动流动控制问题，本文采用深度强化学习（DRL）结合高保真CFD求解器，通过合成射流作动器有效缓解激波诱导分离、抑制振荡并提升气动力性能。
2025-11-10 cs.LG physics.flu-dyn
An asymptotic analysis for generation of unsteady surface waves on deep water by turbulence
对Sajjadi、Hunt和Drullion（2014）最近的论文进行了详细的数学研究。本文将他们所考虑的非定常增长单色波的数学发展推广到Stokes波。本论文还证明了与Belcher和Hunt（1993）的开创性工作的一致性，该工作在波相速度\c_i \downarrow 0的复数部分的极限下有效。进一步表明，当不含二次谐波时，Stokes波的能量传递参数和表面剪应力恢复为单色波。此外，本理论还可用于估算湍流剪切流吹过深水时传递给非线性表面波各分量的能量。最后，证明了在湍流涡动粘性存在的情况下，Miles（1957）临界层不起重要作用。因此，在零增长率的极限下，波浪增长的影响是由有限湍流扩散系数引起的临界层升高引起的，因此扰动流和阻力是由表面剪切层中的非对称和遮蔽流及其与上部区域的匹配相互作用决定的。
2017-04-07 physics.flu-dyn
Streamwise oscillation of spanwise velocity at the wall of a channel for turbulent drag reduction
通过DNS研究了槽道流动的定常壁面强迫，以评估其降低湍流摩擦阻力的能力。壁面强迫由沿流向交替变化的展向速度的固定分布组成。强迫背后的想法建立在现有的展向壁面振荡技术的基础上，并利用流动的对流性质来实现与湍流的非定常相互作用。该分析利用了等效层流，通过解析求解该等效层流，以表明强迫的能量成本不受湍流的影响。在一个湍流，交替强迫被发现表现类似的振荡壁，特别是一个最佳的波长被发现，产生最大的减少湍流阻力。能量性能得到显着改善，在大强度的强迫下，最大摩擦节省了50%以上，而在较小强度下，净能量节省了23%。这种稳定的、基于壁面的强迫可以为被动地与湍流相互作用铺平道路，以通过设计成激发选定的流向波长的适当粗糙度分布来实现阻力减小。
2009-10-31 physics.flu-dyn
Unsteady aerodynamic response of pitching airfoils represented by Gaussian body forces
针对大涡模拟中致动线方法高斯核宽度偏大、现有修正忽略展向脱落涡影响的问题，建立了考虑核宽度的展向脱落涡对高斯体积力翼型非定常载荷影响的模型，经LES验证发现核宽度可使非定常升力幅值最多降低40%。
2024-10-30 physics.flu-dyn
Damping of three-dimensional waves on coating films dragged by moving substrates
本文结合DNS、非线性IBL模型与LSA研究垂直运动基底逆重力拖曳的薄液膜，揭示三维扰动下毛细与非线性阻尼机制，并发现横向调制可抑制二维波。
2023-06-29 physics.flu-dyn
Hydrodynamic force on a small squirmer moving with a time-dependent velocity at small Reynolds numbers
该研究采用微扰理论计算小雷诺数下时变速运动小型球形非定常squirmer的流体动力，将相关研究从被动粒子推广到主动粒子，揭示了游动步态对流体动力的影响及内问题非齐次解的额外贡献，并计算了对应扰动流。
2023-12-19 physics.flu-dyn
The Launch Dynamics of Supersonic Projectiles
弹丸从各种装置的身管中发射时，由于与周围非定常流场的相互作用，其气动特性十分复杂，本文采用动网格法对弹丸与激波相互作用的影响进行了计算研究。圆柱形和圆锥形射弹已被用来研究这种相互作用和这种流场的流体动力学。结果表明，弹丸对爆炸波的超驰作用对弹丸非定常气动特性的总体影响不受弹丸外形的影响。然而，它是注意到，弹丸的配置不影响非定常流结构，因此，阻力系数的圆锥形弹丸显示出相当大的变化，从圆柱形弹丸。详细分析了弹丸与二次激波相互作用时的气动特性。还观察到，在相互作用过程中的二次冲击波的特性的变化是不同的弹丸配置。采用粘性和无粘两种方法对弹丸的空气动力学特性进行了数值模拟。结果表明，粘性对弹丸气动特性的影响可以忽略不计，但粘性对弹丸周围的非定常流场结构有一定的影响。
2012-11-08 physics.flu-dyn
Steady \& unsteady fluidised granular flows down slopes
流化床是一种由从下方通过的气流支撑颗粒床重量的过程。当流化的材料沿斜坡向下流动时，运动的动力学与非流化的对应物不同，因为不再需要颗粒搅拌来支撑流动层的重量。相反，重量由施加的气流承担，这导致流动性大大增加。在本文中，开发了一个框架来模拟这两个阶段的运动，结合动力学理论的描述所产生的颗粒应力的流动。除了计算充分发展的流量的数值解，它表明，足够厚的流量往往是一个局部的生产和耗散的颗粒温度之间的平衡。这种现象允许渐近减少的完整的控制方程和识别的一个简单的状态，其中的流量的体积分数是均匀的。该模型的结果进行了比较与新的实验测量的内部速度分布的稳定的颗粒流下坡。覆盖的距离与时间的不稳定颗粒流的斜坡和沿水平表面和它们的形状也进行了测量，并与理论预测开发的流量是薄的相对于它们的流向范围。对于水平流，人们发现，除了基础阻力，需要从侧壁的阻力，以准确地捕捉到当前的前端位置和深度的非定常演变和侧壁阻力占主导地位的情况下，相似的解决方案被发现的实验测量的运动。
2017-06-19 physics.flu-dyn
Impact of trailing wake drag on the statistical properties and dynamics of finite-sized particle in turbulence
本文用欧拉-拉格朗日模型研究了统计均匀各向同性湍流中有限尺寸中性浮力粒子的速度和加速度的统计特性。粒子的运动方程除了附加质量和定常Stokes阻力外，还考虑了非定常Stokes阻力（称为Basset-Boussinesq历史力）和基于Schiller-Naumann参数化的非Stokes阻力，以及有限尺寸的Faxen修正。我们关注在低泰勒-雷诺数Re_lambda ~ 31下的流动的情况，对于该情况，可用作参考的完全解析的数值数据是可用的（Homann & Bec 651 81-91 J. Fluid Mech.（2010））。值得注意的是，我们表明，虽然阻力总是对加速度统计的影响很小，他们的作用是重要的速度行为。我们还建议，作为其大小的函数的粒子速度方差的标度关系，这已被首次检测到在完全解决的模拟，并不源于背景湍流的惯性尺度特性，但它很可能是从产生的非斯托克斯分量的阻力后的粒子。此外，通过与完全解决的模拟比较，我们表明，Faxen校正的附加质量具有主导作用的粒子加速度统计，即使在惯性范围内的大小的粒子。
2010-08-17 physics.flu-dyn
Asymptotic Multi-Layer Analysis of Wind Over Unsteady Monochromatic Surface Waves
在低湍流应力和小波幅的限制下，综述了定常和非定常单色表面波上湍流的渐近多层分析和解的计算。流动的结构是根据渐近匹配的薄层来定义的，即表面层和临界层，无论它是升高的还是浸没的，对应于它在表面层之上或之内的位置。结果特别表明了奇异流动特征的物理意义和在不稳定性趋于零的极限下升高的临界层的物理含义。这些结果与Miles（1957）关于小而有限增长率的变分数学解是一致的，但与他关于增长率趋于零的极限的分析在物理上或数学上是不一致的。正如这一研究和其他研究所得出的结论，在零增长率的极限下，临界层升高的影响被有限的湍流扩散系数所消除，因此，扰动流和阻力由表面剪切层中的非对称或遮蔽流及其与上部区域的匹配相互作用所决定。但是对于波群，其中单个波增长和衰减，存在升高的临界层对波增长的净贡献。关键层，无论是高架或浸没，影响这种不对称的庇护机制，但在相当不同的方式，他们对成长波的影响。这些渐近多层方法导致物理洞察力，并建议近似的方法来分析更高的振幅和更复杂的流动，如波群上的流动。
2013-12-14 physics.flu-dyn
The laminar generalized Stokes layer and turbulent drag reduction
本文研究了沿流向传播的展向速度波作用于壁面时对平面槽道流动的影响。层流和湍流制度的流向流动进行了研究。当流向流为层流时，它不受波浪诱导的展向流的影响。这种流动是一种薄的、非定常的和流向调制的边界层，可以用第一类艾里函数表示。我们称之为广义Stokes层，因为它在无限波速的极限下退化为经典的振荡Stokes层。当流向流是湍流时，层流广义斯托克斯层解很好地描述了空间平均湍流展向流，只要波的相速度与湍流对流速度充分不同，并且强迫的时间尺度小于近壁湍流结构的寿命。在这些条件下，发现阻力减少与斯托克斯层厚度成比例，这使得层流解决方案有助于分析的湍流。通过比较与强迫条件有关的参数与湍流的空间和时间尺度，给出了波浪诱导的湍流状态的分类。
2010-08-24 physics.flu-dyn
Nonlinear evolution of weak discontinuity waves in Darcy-type porous media
分析了一维空间中非线性波的传播、达西型多孔介质中的非定常可压缩流动。假定弱不连续性以控制拟线性系统的特征作为参考坐标系沿特征路径传播。导出了特征平面内的演化方程。作为该理论的一个应用，确定了波阵面处的破裂点。它被评估为介质的孔隙度如何影响平面，圆柱形和球形对称的加速波的陡峭化和平坦化的过程。确定了初始扰动的临界振幅，使得任何初始振幅大于临界振幅的压缩扰动总是增长为激波，而初始振幅小于临界振幅的压缩扰动总是衰减。
2019-07-23 physics.flu-dyn
On the wake and flapping dynamics of different aspect ratio flags
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
研究不同长宽比旗帜的摆动动力学，通过测量分析流体作用力与涡流形成，提出基于运动学的平均阻力系数模型。
2026-08-10 physics.flu-dyn
Bees with attitude: the effect of gusts on flight dynamics
在小尺度上飞行是一项复杂的任务，部分原因是空气中无处不在的不稳定空气。飞行生物使用主动和被动控制机制来控制它们的身体运动。扑翼生物体的姿态与其合成的飞行轨迹和性能有关，但很少有人了解离散的非定常空气动力学现象如何影响这种系统的交织动力学。在这项研究中，我们研究了自由飞行的大黄蜂受到一个单一的离散阵风模拟空气动力学干扰的性质。大黄蜂是空中领域的专家指挥官，因为它们持续在复杂的地形元素中觅食。诸如花朵之类的物理障碍物会产生代表典型阵风的局部效应，从而威胁到复杂机动的精确控制。通过跟踪蜜蜂在阵风中飞行的3D动态，我们确定了在三种干扰条件下允许飞行的运动序列。蜜蜂重复执行一系列被动的冲动演习，然后主动恢复演习。在每个阵风方向上，脉冲运动都是独特的，纯粹通过被动操纵身体来保持控制。蜜蜂在每次扰动中恢复的开始阶段都会上下起伏，然后采取纠正措施，使它们的态度恢复到原来的状态。蜜蜂在侧向阵风的作用下位移最大，表现出较大的侧向平移和滚转偏差。向上的阵风更容易让蜜蜂飞过，只会造成轻微的飞行变化和最短的恢复时间。向下的阵风严重损害了蜜蜂的控制反应，造成强烈的不利力量，急剧打乱轨迹。蜜蜂在每次干扰中飞行时都使用了有趣的控制策略，为昆虫规模的扑翼飞行和生物启发的机器人系统提供了新的见解。
2018-02-10 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Subcritical laminar-turbulence transition with wide domains in simple two-dimensional Navier-Stokes flow without walls
我们已经证实了数值亚临界层流湍流过渡，属于定向渗流（DP）的普适性类发生在一个纯粹的二维（2D）简单的Navier-Stokes（NS）流没有任何墙壁。该流动被称为（扩展的）Kolmogorov流，其在具有线性阻力和有限流量的双周期盒中由二维NS方程控制，其中伽利略不变性被破坏。我们研究DP类过渡的机制，重点是额外的控制参数的作用：阻力系数和流量。阻力杀死了系统大小的相干活动结构。流量干扰弱扰动的增长。这两个效应控制吸收态相变的两个基本和本征元素，即，吸收态的存在性和主动动力学结构的局部性。我们还讨论了物理上对应于一般流程中的附加参数。
2018-05-11 physics.flu-dyn
Extended five-term nonlinear drag model for a wide range of cylinder wakes
College of Engineering, University of Buraimi（布赖米大学工程学院）
本文提出了一种扩展的五项非线性阻力模型，用于描述振动圆柱体涡街中的升力-阻力耦合现象。
2026-02-28 math.DS physics.flu-dyn
Quasi-steady aerodynamics predicts the dynamics of flapping locomotion
New York University（纽约大学）
本文通过准稳气动力学模型揭示振翅运动中升力与阻力的变化规律，展示了其在不同雷诺数和攻角下的应用范围和物理意义。
2026-04-06 physics.flu-dyn
Time-dependent lift and drag on a rigid body in a viscous steady linear flow
本文采用随未扰动流动运动的非正交坐标与匹配渐近展开，推导任意形状刚体在一般线性流中瞬时力的主导阶惯性修正，并分析球体及椭球在典型流动中的时间相关升阻力。
2018-06-14 physics.flu-dyn
Dissimilar heat transfer enhancement in spatially developing flow between parallel perforated plates by inducing a streamwise travelling-wave disturbance
Center for Research on Innovative Simulation Software, Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所创新模拟软件研究中心）
本研究提出用平行穿孔板被动诱导行波扰动，在Re=1500、L_p/L_s=6时获超30%类比因子提升，低雷诺数下也能实现异类传热强化。
2026-08-25 physics.flu-dyn
Dynamic stall of a hydrofoil with tubercles in surface gravity waves
本研究实验探究表面重力波中带结节水翼的动态失速，通过PIV测量力与流场，发现结节虽未显著改变升力，但显著减弱阻力驱动的水平力波动并提出相关物理模型。
2025-08-18 physics.flu-dyn
Evolution of waves in liquid films on moving substrates
精确且可通过计算访问的液膜流模型可用于优化涂层工艺，如热浸镀锌和垂直槽模涂层。本文将经典的三维积分边界层（IBL）模型推广到考虑移动基底（MS）的降膜（FF）。我们分析了在线性和非线性设置的垂直移动基板上的液体膜的稳定性。在线性分析中，我们利用正规模和线性化的控制方程导出了无穷小扰动的色散关系和时间增长率。在非线性分析中，我们考虑有限大小的扰动，并使用已去除表面张力的非线性方程组来数值计算它们的演化。我们提出了FF和MS配置的（线性）稳定区域，并且我们将工业镀锌线的操作条件放置在这些地图中。根据线性和非线性稳定性分析，分析了各种流动条件，并显示出稳定性。此外，非线性分析，进行了表面张力的情况下，揭示了一个非线性稳定机制的界面动力学的液体薄膜拖动一个向上移动的基板。
2023-01-18 physics.flu-dyn
Capillary-gravity wave resistance in ordinary and magnetic fluids
波浪阻力是与流体自由表面处的运动扰动所产生的波浪发射相关联的拖曳力。在毛细管-重力波的情况下，随着扰动速度的增加，它经历从零到有限值的过渡。第一次设计了一个实验，以获得波阻作为速度的函数。粘性的影响进行了探讨，和磁流体被用来扩大临界转速的可用范围。阈值与所提出的理论是很好的协议。然而，与理论模型相反，实测波阻揭示了阈值后的非单调速度依赖性。
1999-09-15 physics.flu-dyn physics.gen-ph
Asymptotic models for the generation of internal waves by a moving ship, and the dead-water phenomenon
本文讨论了静水现象，即船舶在分层流体中航行时，由于水面以下的波浪而受到重要的阻力。更一般地说，我们研究产生的内波的扰动以恒定的速度移动的两层不同密度的流体。从完整的欧拉方程出发，我们提出了几个非线性渐近模型，在长波制度。这些模型是严格合理的一致性或收敛的结果。然后提供了仔细的理论和数值分析，以预测流动的行为以及死水效应出现的情况。
2011-06-01 math.AP physics.flu-dyn
