Effects of Isothermal Stratification Strength on Vorticity Dynamics for Single-Mode Compressible Rayleigh-Taylor Instability
利用二维完全可压缩小波直接数值模拟方法研究了等温层化强度对单模Rayleigh-Taylor不稳定性（RTI）涡动力学的影响。模拟模型低阿特伍德数（$A=0.04$）RTI发展为四种不同的分层强度，对应于马赫数从0.3（弱分层）到1.2（强分层），和三个不同的扰动雷诺数，从5,000到20000。所有的模拟使用自适应小波为基础的网格细化，以实现非常精细的空间分辨率在相对较低的计算成本。对于所有分层，泡沫和尖峰经历指数增长制度，其次是RTI的演变放缓。对于最弱的分层，这种放缓，然后再加速，而较强的分层RTI增长的抑制继续。气泡和尖峰不对称观察到弱分层，随着分层强度的增加，气泡和尖峰的增长率变得越来越相似。对于研究的情况下，有相对较小的影响，雷诺数上的气泡和穗的高度，虽然二次涡的形成变得更加明显，雷诺数的增加。通过对涡度输运方程的分析，揭示了不可压斜压性对小层结和中等层结的RTI增长的驱动作用，但对较强层结的涡度产生和RTI增长的抑制作用越来越明显。斜压性的这些变化被用来解释RTI增长的抑制强分层，以及气泡和尖峰增长率的异常不对称性弱分层。
2018-12-14 physics.flu-dyn
The lifetime of shape oscillations of a bubble in an unbounded, inviscid and compressible fluid with surface tension
Shapiro和Weinstein（2011）在线性近似下证明了具有表面张力的可压缩无粘流体中球形气泡的一般扰动随时间推移呈指数衰减$\sim e^{-Γt}, Γ>0$。形式上的渐近和数值证据导致了这样的猜想：$Γ\approx \frac{A}ε \frac{We}{ε^{2}} \exp(-B \frac{We}{ε^2})$，其中$0<ε\ll1$是马赫数，We是韦伯数，$A$和$B$是正常数。本文证明了这一猜想，并计算了$ε$中首阶的$A$和$B$.
2012-10-01 math-ph math.AP math.MP
Simulation of the high Mach number motion for bubble collapse in a compressible Euler fluid using Basilisk
Christian-Albrechts-Universität zu Kiel（基尔大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
该研究利用Basilisk框架中的全马赫求解器，模拟了压缩性欧拉流体中气泡坍缩的高马赫数运动，验证了液态锂在空腔中更高的能量密度集中潜力。
2025-05-21 physics.flu-dyn
Steady-state two-phase flow of compressible and incompressible fluids in a capillary tube of varying radius
本文研究了稳态条件下变半径毛细管内可压缩流体和不可压缩流体的不混溶两相流动。不可压缩流体是牛顿流体，可压缩流体是无粘理想气体。与两种流体之间的界面相关联的表面张力引入了由于管半径的变化而沿着管变化的毛细力。由于毛细管力和可压缩性的影响之间的相互作用，在一组属性，是不同于不可压缩的两相流。当流体朝向出口移动时，可压缩流体的气泡由于压力降低而体积增大。可压缩气泡的体积增长使得出口处的体积流率高于入口处的体积流率。增长不仅是管两端压降的函数，而且是环境压力的函数。此外，毛细力产生有效阈值，低于该阈值则没有流动。在阈值以上，系统显示出流速和有效压降之间的弱非线性，其中非线性还取决于管两端的绝对压强。
2022-07-21 physics.flu-dyn
Interaction of particles with a cavitation bubble near a solid wall
硬颗粒冲蚀和空蚀损伤是影响水力机械（如水轮机或水泵）内部部件的两个主要磨损问题。如果这两个问题协同作用，损坏可能会更严重，并导致高昂的维护成本。在这项工作中，硬颗粒和空化气泡的相互作用的研究开发，以了解他们的相互作用行为。采用计算流体动力学（CFD）进行了实验测试和数值模拟。在实验上，空化气泡产生的电火花附近的固体表面，并观察其与不同尺寸和材料的硬颗粒的相互作用，使用高速摄像机。提出了一种简化的分析方法，模拟了气泡破裂过程中气泡界面附近颗粒的行为。在计算上，我们模拟了一个气泡的增长和崩溃附近的固体壁，同时与一个粒子附近的气泡界面相互作用。对不同工况进行了模拟计算，并与实验数据进行了对比验证。气泡上方颗粒的实验数据与数值计算结果和解析研究结果相一致。颗粒的尺寸、密度和相对于气泡界面的位置强烈地影响颗粒的最大速度。
2018-10-29 physics.flu-dyn
MFC: An open-source high-order multi-component, multi-phase, and multi-scale compressible flow solver
MFC是一个开源工具，用于求解多组分、多相和气泡可压缩流。它能够有效地解决广泛的流动，包括液滴雾化，激波-气泡相互作用和气泡空化。我们提出了5-和6-方程的vaprically-consistent扩散界面模型，我们用来处理这样的流量，这是耦合到高阶界面捕获方法，HLL型黎曼求解器，和TVD时间积分方案，能够模拟非定常流与强冲击。数值方法是在一个灵活的，模块化的框架，适合未来的发展。我们采用的方法进行了验证，通过比较激波气泡，激波液滴，和激波水柱相互作用问题的实验结果，并验证是免费的寄生振荡的材料界面平流和气液黎曼问题。对于光滑解，如等熵涡的平流，该方法被验证是高阶精度。说明性的例子，涉及冲击气泡血管壁和声气泡网的相互作用被用来证明MFC的全部功能。
2019-07-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Compressible Air Entrapment in High-Speed Drop Impacts on Solid Surfaces
利用高速摄影技术结合光学干涉技术，对液滴撞击固体基底过程中的空气夹带现象进行了实验研究。我们观察到在液体接触基板之前形成压缩空气膜，内部压力大大高于大气值。压缩程度高度依赖于冲击速度，如通过平衡液体减速与压缩空气的大压力所解释的。接触后，空气膜在边缘垂直膨胀，在几十微秒内降低其压力，并在周边产生厚边。这种厚边空气膜随后收缩成气泡，由表面张力、惯性和粘性阻力之间的复杂相互作用控制。对于几厘米高以上的撞击，普遍观察到这一过程。
2012-11-27 physics.flu-dyn
Phase-field modeling of dendritic growth with gas bubbles in the solidification of binary alloys
本文提出一种耦合气泡、熔体和枝晶的二元合金凝固相场模型，通过修正气泡相场方程与溶质输运方程并采用扩散界面法处理流固耦合，结合格子Boltzmann方法验证了其在气液流动、枝晶生长及含气泡凝固问题中的有效性。
2024-07-01 physics.flu-dyn
Multiscale Simulation of Surface Nanostructure Effect on Bubble Nucleation
采用原子-连续介质混合方法研究了铜固体表面纳米结构缺陷对液氩中气泡生长的影响。在分子水平上模拟了具有五种不同纳米结构的相同固体表面，即楔形缺陷、深矩形缺陷（R-I）、浅矩形缺陷（R-II）、小矩形缺陷（R-III）和无缺陷。在用CFD-MD耦合模拟实现平衡后，将液氩放置在热的固体铜的顶部，温度为30 K。观察并分析了氩气在五种纳米结构上的相变。结果表明，具有楔形缺陷的固体表面相对更容易产生纳米气泡，且缺陷尺寸越大越容易产生纳米气泡。
2017-05-09 physics.flu-dyn
Effects of Bulk Viscosity in Non-linear Bubble Dynamics
考虑气泡界面处液体和气体的可压缩性，对可压缩液体中的非线性气泡动力学方程进行了修正。推导了一个新的气泡边界方程，该方程中加入了由液体体积粘度效应引起的新项。考虑水蒸气和化学反应对气泡演化的影响，数值研究了这一项的影响。结果清楚地表明，新的术语有一个重要的阻尼作用，在崩溃，使它的考虑减少了振幅的气泡崩溃后反弹。这种阻尼特性对于较高的导出压力更为显著。
2003-08-31 physics.flu-dyn
Enhanced bubble growth near an advancing solidification front
本研究通过实验和数值模拟探究了凝固前沿附近气泡的初始生长机制，发现其受扩散控制并因浓度梯度与前沿运动而增强，且与传质标度关系吻合。
2024-09-12 physics.flu-dyn
Conjugate Heat Transfer Effects on Bubble Growth During Flow Boiling Heat Transfer in Microchannels
本文通过数值模拟研究微通道流动沸腾中共轭传热对气泡生长的影响，发现底壁厚度和固体材料会显著改变气泡生长速率与传热性能。
2024-11-24 physics.flu-dyn
JAX-Shock: A Differentiable, GPU-Accelerated, Shock-Capturing Neural Solver for Compressible Flow Simulation
Northern Illinois University（北伊利诺伊大学）
JAX-Shock是一种基于JAX的可微神经求解器，通过高阶WENO重建和神经通量模块提升压缩流体中冲击-固体相互作用的模拟精度与泛化能力。
2026-01-07 physics.flu-dyn
Radiative Decay of Bubble Oscillations in a Compressible Fluid
考虑气泡在无粘性、可压缩液体中的动力学，液体具有表面张力。运动学和动力学边界条件将气泡表面变形动力学与流体中的波的动力学耦合。该系统具有球形平衡态，这是由无限远处的压力和气泡内的气体压力的平衡引起的。我们在质心系中研究了这种平衡态的线性动力学：1）证明了速度势和气泡表面扰动满足空间指数时间衰减的逐点估计。2)时间衰减率取决于散射共振，非自伴谱问题的本征值。这些是极点奇点在下半平面的解析延拓的预解算子从上半平面，通过实轴到下半平面。3)的时间衰减估计的共振模式扩展的速度潜力和气泡表面扰动的后果。4)对于小的可压缩性（马赫数，气泡壁速度与声速的比率，ε），这是不可压缩极限的奇异扰动。控制极其缓慢的时间衰减的散射共振是{ \it瑞利共振}。由高精度数值研究支持的渐近性表明，最接近实轴的瑞利共振满足|\frac{\Im λ_\star(ε)}{\Re λ_\star(ε)}| = { \cal 0}（\exp（-κ \We \ ε^{-2}）），κ>0。这里，\We表示韦伯数，即比较惯性和表面张力的无量纲比率。5)为了获得上述结果，我们证明了一个一般的结果，独立的利益，估计诺依曼狄利克雷映射的波动方程，外部的一个球。
2011-01-01 math-ph math.AP math.MP
Short-Time Force Response during the Impact of a Droplet with Gas Bubbles
本文通过边界积分法与润滑理论耦合的数值模拟，研究液滴内气体气泡对撞击固体前短时力响应的影响，发现气泡可缓冲撞击，且大气泡、近撞击区气泡及多个小气泡的减撞效果更显著。
2025-03-10 physics.flu-dyn
Passage of a shock wave through inhomogeneous media and its impact on a gas bubble deformation
本文研究了非均匀热力学性质的非均匀介质中激波诱导的旋涡流动。采用欧拉型数学模型对可压缩多组分流动问题进行了数值模拟。该模型，它占压力非平衡，并适用于不同的状态方程的个别流动组件，显示出优异的能力，分离可压缩流体的接口的分辨率，以及捕获的斜压源的涡量生成。开发的有限体积Goddom型计算方法配备了一个近似的黎曼求解器计算通量和处理数值扩散区的流量组件接口。计算进行了各种初始条件下，并与现有的实验数据进行了比较。促进激波-气泡相互作用过程的初始条件包括：马赫数范围从$1.2$到$3$的弱到高的平面激波和氦、氩、氮、氪和六氟化硫的孤立圆柱形气泡不均匀性。数值结果揭示了演变流动拓扑的特征。激波的反射和折射、介质的压缩和加速以及涡量的产生是脉动产生的流动扰动的主要原因。进一步研究了热容比对界面变形的影响。
2017-06-27 physics.flu-dyn
Micro-convection mass transfer following bubble coalescence on a solid wall
Aarhus University（奥胡斯大学）
利用Basilisk流体体积法模拟固体壁面气泡聚并跳离后的微对流质量传递，发现高施密特数下核心区域舍伍德数局部增强且持续，增强因子依赖边界层厚度，微对流影响略强于纯浮力情形。
2026-09-09 physics.flu-dyn
Compressibility Consideration in the Boundary of a Strongly Collapsing Bubble
修正了可压缩粘性液体中气泡的径向运动方程，以考虑气泡边界处的可压缩性。推导了新的气泡边界方程，其中包含了液体可压缩性引起的新项。利用等温绝热模型对气泡内气体进行了数值模拟，研究了这一项的影响。结果清楚地表明，在崩溃结束时，新的术语有一个非常显着的作用，它的考虑大大改变了气泡的特性。而且，崩盘越剧烈，新项的影响就越显著。此外，它已被推理出来，新的任期的影响将成立，即使当质量（水蒸气）交换，化学反应，和气泡内的气体动力学的影响被考虑在内。
2003-08-24 physics.flu-dyn
Transformation of deep-water methane bubbles into hydrate
本文致力于研究该盆地天然气水合物稳定带中甲烷气泡的机理。在贝加尔湖现场研究了深水甲烷气泡转化为固体水合物的过程。从底部释放的甲烷气泡被不同的透明壁陷阱捕获。观察到当气泡进入捕集器的内部空间时，取决于环境条件，气泡可以转化为两种不同的固体水合物结构。第一种结构是由1 mm量级的固体碎片组成的水合物颗粒物，第二种结构是由5 mm量级的固体气泡组成的高孔固体泡沫，在圈闭提升至水合物稳定带顶边界过程中，所形成的颗粒物没有发生变化，而固体泡沫样品在提升过程中释放出大量的游离甲烷。结果表明，气泡取样深度的减小和气泡流量的减小有利于水合物颗粒物质的形成，而气泡取样深度的增加和气泡流量的增大有利于气泡转化为高孔隙度的固体水合物泡沫。
2013-06-24 physics.ao-ph physics.flu-dyn
The role of solid surface in bubble formation and detachment at a submerged orifice
气泡在浸没孔板处的形成和分离在日常生活和学术研究中都广泛存在，固体表面对气泡形成和分离的影响也得到了广泛的研究。例如，已经观察到疏水表面上的气泡大于亲水表面上的气泡。然而，这一现象在现有文献中没有得到充分的解释。为了解释这一现象，我们重新定义了小孔边缘的毛细力和气泡与固体之间的粘附力。随后，我们能够建立一种方法，定量地解释气泡体积和表面润湿性之间的关系。此外，我们还提出了另一种气泡夹断机制。我们认为夹断过程中气泡颈的形成可能是由于孔边的三相相平衡，而气泡颈的破碎可能是由于向上的浮力和向下的毛细力的拉伸作用。
2017-11-03 physics.chem-ph physics.flu-dyn
A diffusive wetting model for water entry/exit based on the weakly-compressible SPH method
提出WCSPH扩散润湿模型，模拟入水/出水及完整过程，经三维球体和二维圆柱实验验证，准确高效通用。
2023-10-17 physics.flu-dyn
Near-surface dynamics of a gas bubble collapsing above a crevice
被认为是一个崩溃的气泡以上刚性，缺口壁的影响。这种表面裂缝和缺陷通常作为气泡成核位置，因此与空化引起的侵蚀和损坏结构有直接关系。在二维轴对称坐标系中，采用二阶精度的可压缩多组分流动求解器对一种通用构型进行了数值研究。结果表明，裂缝的几何形状有显着的影响，崩溃的动力学，射流的形成，随后的波动力学，和相互作用。与侵蚀潜力相关的壁面压力分布是这些流动现象的发展和强度的直接结果。
2019-12-15 physics.flu-dyn
Phase field modelling of the detachment of bubbles from a solid substrate
Universidad Rey Juan Carlos（雷乌斯·胡安·卡洛斯大学）
该研究通过相场模型分析了气泡脱离固体基底的临界Bond数，并考虑了倾斜基底和外部流体作用的影响。
2025-09-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A New Damping Mechanism in Non-linear Bubble Dynamics
本文对可压缩粘性液体中气泡径向运动的非线性方程组进行了修正，考虑了粘性和可压缩性的影响，比以往的工作更为全面。一组新的方程已被推导出，包括新的条款所产生的考虑粘度和压缩性不仅在气泡界面，而且在液体的体积。新的方程是两个非线性耦合方程，不能像以前推导的方程那样合并成一个方程。考虑气泡界面传热传质的影响，进行了数值计算。结果表明，新的条款表现出重要的阻尼作用，在崩溃，使他们的考虑大大削弱了泡沫崩溃后的反弹。这种新的阻尼机制的振幅和频率的衍生压力的依赖性进行了研究。
2003-09-17 physics.flu-dyn
Robust Solid Boundary Treatment for Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics
针对可压缩SPH边界处理方法缺失的问题，提出鲁棒且广泛适用的边界处理方法及防粒子穿透技术，经多种测试验证优于现有方法，推动SPH成为可压缩流动模拟的可行替代方案。
2024-08-26 physics.comp-ph physics.flu-dyn
An efficient and robust all-Mach consistent numerical scheme for simulation of compressible multi-component fluids including surface tension, cavitation, turbulence modeling and interface sharpening on compact stencils
提出一种基于单流体四方程的全马赫一致数值格式，结合THINC界面锐化与热力学相关更新方法，可高效模拟包含表面张力、空化及湍流效应的可压缩多组分流体。
2023-03-31 physics.flu-dyn
On the Jets Induced by a Cavitation Bubble Near a Cylinder
本文针对圆柱附近空化气泡溃灭诱导射流问题，提出由气泡离壁距离和圆柱直径决定的起始准则与方向预测模型，并通过实验验证，为保护性或破坏性应用中的射流设计与控制提供指导。
2023-07-10 physics.flu-dyn
Coupled gas and bubble dynamics at the solidification front
Université Lyon 1（里昂第一大学）；CNRS Institut Lumière Matière UMR5306（法国国家科学研究中心光物质研究所）；ESPCI Paris, PSL Research University, CNRS, Sorbonne Universités（巴黎物理化学高等国立学院、PSL研究大学、法国国家科学研究中心、索邦大学）
研究固态前沿处气体与气泡的耦合动力学，通过原位冷冻共聚焦荧光显微镜分析碳酸水固态前沿的气体气泡行为，揭示气泡成核、生长与吞噬的动力学机制及其与固态速度的关系。
2026-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of baffles on the hydrodynamics of a gas-solid fluidized bed studied using real-time magnetic resonance imaging
本文利用实时MRI观测内径190 mm气固流化床，揭示挡板在1–2 Umf气速下减小气泡尺寸、促进分裂并改变颗粒运动。
2023-06-05 physics.flu-dyn
Bubble Collapse and Jet Formation in Corner Geometries
在平坦固体边界附近的蒸汽泡的破裂导致朝向边界的射流的形成。在更复杂的几何形状，如角落，预测的崩溃不能在一个简单的方式，由于轴对称的损失。实验研究了两个不同开度的平板固体边界拐角处气泡的溃灭和射流的形成。使用势流分析，我们准确地预测了射流和气泡位移的方向。我们进一步表明，对于一个角落的开放角度$α$，存在的解析解预测的所有情况下$α=π/n$，其中$n$是一个自然数的射流方向。这些解决方案以离散的步骤覆盖了从单个壁附近气泡的极限情况（$n=1$）到平行壁之间气泡（$n\rightarrow\infty$）的全部拐角范围。
2018-07-16 physics.flu-dyn
Tribonucleation of bubbles
我们报告的成核的固体上的气泡轻轻地相互摩擦的液体。发现这种现象强烈地依赖于固体表面的材料和粗糙度。对于一个给定的表面，温度和气体含量，观察到的成长气泡的踪迹，如果摩擦力和速度超过一定的阈值。通过透明固体直接观察表明，尾迹中的每个气泡都是由几个微观气泡的早期合并引起的，这些气泡本身从固体之间形成的微观气穴中分离出来。从磨损痕迹的详细研究，与原子力和扫描电子显微镜成像，我们得出结论，这些微观气穴源于局部破裂的表面粗糙，可能增强了在新创建的表面的化学反应。我们的发现将有助于防止不希望的气泡形成，或者相反，用于“用气泡书写”，即，形成受控的微观气泡图案。
2016-04-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Mapping Driven Oscillations in the Size of a Bubble to the Dynamics of a Newtonian Particle in a Potential
本文将气泡尺寸的非线性驱动振荡映射为势场中牛顿粒子动力学，提出新框架区分时间尺度并解释坍塌反弹，推导了拉伸强度定律、Bjerknes力反转判据及声能耗散公式。
2024-12-25 physics.flu-dyn
Effect of stand-off distance and spatial resolution on the pressure impact of near-wall vapor bubble collapses
本文研究了高环境压力条件下近壁空泡的溃灭行为。采用包含相变的完全可压缩两相流求解器，对具有不同间距的一般构型进行了数值模拟研究。研究结果表明，壁面间距对壁面坍塌动力学、微射流形成、回弹和最大壁面压力有显著影响。空蚀引起的材料损伤和相应的崩溃机制之间的关系，从压力冲击数据在壁。我们分析了崩溃和反弹的分辨率依赖性和所观察到的最大压力分布。六种不同网格分辨率下的结果比较表明，主要的崩溃功能已经捕获的粗分辨率，而峰值压力是强烈的分辨率依赖。
2021-04-13 physics.flu-dyn
Assessment of diffuse-interface methods for compressible multiphase fluid flows and elastic-plastic deformation in solids
本文介绍了三种用于模拟不可混溶、可压缩多相流体流动和固体中的弹塑性形变的扩散界面方法。第一种方法是Cook（2007）、Subramaniam等人的局部人工扩散率方法，（2018），以及Adler和Lele（2019），其中将人工扩散项添加到守恒方程中。第二种方法是基于Shukla等人的准保守方法的梯度形式方法，（2010）和Tiwari等人，（2013），其中扩散和锐化项（一起称为正则化项）被添加到守恒方程中。第三种方法是基于Jain等人的完全保守方法的发散形式方法，（2020），其中正则化项被添加到守恒方程。这项工作的主要目标是比较这三种方法在他们的能力，以保持：恒定的界面厚度;的守恒属性;和准确的界面形状的长时间集成。这项工作的第二个目标是不断扩展这些方法来模拟固体材料之间的强度接口。为了评估和比较这些方法，它们被用来模拟各种各样的问题，包括（1）空气中气泡的平流，（2）冲击波与空气中氦气泡的相互作用，（3）冲击波相互作用和水中气泡的破裂，以及（4）铜-铝界面的里希特迈尔-梅什科夫不稳定性。目前的工作重点是比较这些方法在相对粗糙的网格分辨率的限制，这说明了这些方法的真实性能。这是因为在工程感兴趣的大规模模拟中，使用数百个网格点来解析单个气泡或液滴是不切实际的。
2021-09-20 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Birth of a bubble: Drop impact onto a thin liquid film for an immiscible three-fluid system
Ecole Polytechnique（巴黎综合理工学院）；York University（约克大学）
研究不可混溶三流体系统中液滴冲击薄液膜时气泡形成的机制，通过数值模拟揭示液膜变形和气层润滑对气泡形成的关键作用。
2025-12-07 physics.flu-dyn
Power law singularity for cavity collapse in a compressible Euler fluid with Tait-Murnaghan equation of state
本研究受气泡坍塌高能量聚焦现象启发，采用相似理论方法拓展计算了具有Tait-Murnaghan状态方程的可压缩欧拉流体空腔坍塌幂律指数，得到指数随状态方程参数的变化关系，证实坍塌对流体状态方程敏感。
2023-08-24 physics.flu-dyn
Single cavitation bubble dynamics in a stagnation flow
本文通过实验与数值模拟研究驻点流中单个空化气泡的近壁坍缩与射流行为，发现壁面射流可定制壁面相互作用，显著增强剪切应力而不大幅增加冲击压力，且小距离下气泡可抬升远离壁面坍缩。
2023-12-06 physics.flu-dyn
Resonance behavior of a bubble near a spherical inclusion
Univ Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1（里昂大学，克洛德·贝尔纳里昂大学）；Univ Lyon, INSA Lyon, CNRS, Ecole Centrale de Lyon（里昂大学，里昂国立应用科学学院，法国国家科学研究中心，里昂中央理工学院）
本文建立了一个解析模型，研究在粘性可压缩流体中，气体微泡在任意大小和力学性质（刚性、流体或粘弹性）的球形夹杂物附近振荡的频率响应，并展示了通过扫描气泡频率响应反演粘弹性物体（如类红细胞颗粒）力学特性的方法。
2026-06-02 physics.flu-dyn
A high-resolution DNS study of compressible flow past an LPT blade in a cascade
使用内部开发的用于求解三维可压缩纳维-斯托克斯方程的代码，求解了在$Re \approx 52000$和冲角$α= 45.5^{0}$下叶栅中低压涡轮叶片的流动。该程序ANUROOP是在有限体积框架下采用保动能的二阶中心差分格式进行通量计算而开发的，与混合网格兼容。ANUROOP是根据马赫数范围从0.1（泰勒-格林涡）到1.5（可压缩湍流通道流）的几个测试用例进行验证和确认的。计算结果表明，该程序具有较好的鲁棒性和稳定性，动能衰减服从可压缩纳维-斯托克斯方程。涡轮叶片模拟采用混合网格，在边界层采用高分辨率六面体正交网格，在其余区域采用非结构（也是六面体）单元。总网格大小（1.6亿）比以前相同流动条件下使用类似数值方法的模拟高出约一个数量级。在早期的研究中的压力分布与实验数据相比的差异已被删除，在这个模拟。后缘分离泡的特点和表面曲率的影响进行了详细的讨论。
2016-11-29 physics.flu-dyn
Wettability-dependent dissolution dynamics of oxygen bubbles on Ti64 substrates
本研究探究Ti64表面润湿性对氧气泡溶解的影响，结合两种测量技术发现溶解分弹跳与扩散两阶段，传质表面积由润湿性决定，亲水表面溶解更快。
2024-04-11 physics.flu-dyn
DNS of Turbulent Flows Laden with Droplets or Bubbles
本文综述了含液滴或气泡的湍流的直接数值模拟。这些流动的DNS比那些充满固体颗粒的流动更具挑战性，因为前者的表面变形。所讨论的数值方法的分类是基于气泡/液滴的初始直径是否小于或大于Kolmogorov长度尺度，以及瞬时表面变形是否完全解决或通过唯象模型获得。本文还讨论了正则湍流中单个液滴/气泡以及多个液滴/气泡破碎的数值方法。
2018-04-07 physics.flu-dyn
Liquid phase stabilization versus bubble formation at a nanoscale-curved interface
我们调查的性质附近的纳米尺度弯曲凸液-固界面使用两种模型的汽泡成核;均匀形成的平衡吉布斯模型，和一个非平衡动态范德华/扩散界面模型的相变在一个初始冷却的液体。蒸汽气泡的形成示出发生足够大的曲率半径，并抑制较小的半径。固体-流体的相互作用占和它示出的液体-蒸汽界面能，因此拉普拉斯压力，对气泡形成的影响有限。主要因素是从现有的固-液界面产生固-气界面的能量成本，如通过平衡和非平衡参数所证明的。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Topology-Preserving Coupling of Compressible Fluids and Thin Deformables
本文提出保持流体域路径连通的约束 Voronoi 划分与 Godunov 有限体积耦合离散方法，实现可压缩流体与任意薄可变形固体的无泄漏双向力和能量交换。
2025-05-29 cs.GR physics.comp-ph physics.flu-dyn
Initial surface deformations during impact on a liquid pool
本文通过微扰分析研究固体球接近液池时自由表面的初始变形，在Stokes流动与势流两种极限下推导表面时空演化，恢复气泡截留标度律，并指出气泡体积主要由气体黏性决定。
2015-03-19 physics.flu-dyn
Jets from Collapsing Bubbles
当不对称气泡破裂时，它通常产生一个界限分明的高速射流。这是值得注意的，因为人们可能期望这样的坍缩产生复杂或混乱的流动，而不是有序的流动。我提出了一个尺寸参数的无处不在的射流从崩溃的气泡，和模型的非球面崩溃的泡沫与瑞利的解决方案的球面崩溃和它的圆柱形模拟件。该模型解释了非球面塌缩中射流形成的普遍性，并预测了由此产生的射流的形状和速度分布。这些预测可以在实验室或通过数值计算进行检验。最后提出了一个固体层裂的应用。
1996-10-08 physics.flu-dyn
Numerical study of boiling of Liquid Nitrogen on a liquid-liquid contact plane
本文对制冷剂在固体表面和液体表面上的沸腾进行了数值研究。报告了固体表面上的单模态和多模态沸腾。在液体表面上沸腾的情况下，选择液氮作为冷冻剂（沸腾流体），并且选择水作为基础流体（加热流体）。不同的流动不稳定性和其潜在的后果在沸腾的制冷剂进行了讨论。对于固体表面上的沸腾，在单一模式下，气泡的增长，它的离开，和面积加权平均热通量的报告，其中，他们线性增加的壁面温度的增加。在固体表面上的多模态沸腾的情况下，由于在第一批汽泡夹断之后产生的局部波动和湍流，已经观察到气泡生长和第二批汽泡离开的不对称性。液氮在液体表面上的沸腾被报道为基础流体（水）温度为300 K。汽膜厚度随时间的延长而减小，破裂前的最小汽膜厚度为7.62 μ m，热毛细作用对汽膜推力的主导作用导致汽膜在0.0325s破裂。在蒸发速率和蒸汽产生方面，在蒸汽膜塌陷之前和之后的差异是显著的。
2021-02-04 physics.flu-dyn
Oscillations of a gas pocket on a liquid-covered solid surface
本文在线性近似下研究了声场作用下固体表面空腔中气泡的动态响应。我们推导出半解析表达式的共振频率，阻尼和界面形状的气泡。对于液相，我们考虑了两种极限情况：势流和非定常Stokes流。发现振荡频率和界面形状取决于两个无量纲参数：气体刚度与表面张力刚度的比率，以及代表粘性力相对重要性的Ohnesorge数。我们进行了参数研究，并显示，除其他外，在气体压力的增加或减少的表面张力导致的共振频率的增加，直到达到一个渐近值。
2012-12-17 physics.flu-dyn
Dynamics of a compressible gas injected into a confined porous layer
University of Manchester（曼彻斯特大学）
研究压缩性气体注入受限多孔层的动力学，揭示压缩性对扩散速率和压力的影响。
2026-01-06 physics.flu-dyn
Numerical simulation of compressible flows using two-phase observable Euler equations
在工程应用中至关重要的大多数流体流动问题涉及以下特征中的至少一个：湍流、冲击和/或材料界面。虽然看起来不同的现象，这些流动都共享连续生成的高波数模式，我们称之为“$k_\infty$不规则性。在这项工作中，一个无粘正则化技术被称为“可观察正则化”的两相可压缩流的模拟提出。所提出的方法正则化的方程在偏微分方程的水平，因此，任何数值方法都可以用来解决方程组。正则化是通过引入一个“可观测性限制”来完成的，该限制代表了一个长度尺度，低于该长度尺度，就不能正确地建模或继续求解流结构。导出了一个可观测的体积分数方程，用于捕获材料界面，该界面满足界面处的压力平衡。使用几个测试用例，包括一维材料界面跟踪，一维激波管和激波气泡问题，和二维模拟的冲击与圆柱形气泡相互作用的有效性的可观察的正则化方法被证明。结果显示出良好的协议，定性和定量，与文献中的精确解或数值和实验数据。通过使用当前的方法的计算节省估计是约一个数量级的二维计算和显着更高的三维计算。最后，讨论了可观测性极限的影响和选择其值的最佳实践。
2018-12-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Compressible flow in a Noble-Abel Stiffened-Gas fluid
虽然可压缩流理论在过去的一个世纪里依赖于完美的气体模型作为其主力，但稠密气体、固体和液体中的可压缩动力学依赖于许多复杂的状态方程，对所解决问题的流体动力学方面的了解有限。最近，Le Metayer和Saurel研究了一个简单但有前途的状态方程，因为它能够模拟介质的热和压缩性方面。它是Noble-Abel状态方程和刚性气体模型的混合，称为Noble-Able刚性气体（NASG）状态方程。在目前的工作中，我们推导出封闭形式的分析框架，模拟可压缩流的介质近似的NASG状态方程。我们推导出了等熵、声速、等熵指数、特征描述中的黎曼变量以及激波、爆燃和爆轰的跳跃条件的表达式。我们还说明了解决黎曼问题的实用性。封闭形式的解决方案概括了一个透明的方式完善的模型，一个完美的气体，突出了介质的可压缩性的作用。
2020-04-19 physics.flu-dyn
Direct simulation of liquid-gas-solid flow with a free surface lattice Boltzmann method
直接数值模拟液-气-固三相流由于计算量大而不常见。由于网格间距是由最小的长度尺度决定的，因此需要大的网格尺寸--特别是如果气泡-颗粒纵横比在10或更大的数量级上。这就产生了可行性和合理性的问题。在本文中，我们提出了一个完全并行的，可扩展的方法，直接数值模拟的气泡颗粒相互作用的尺寸比为1-2个数量级，使模拟可行的当前可用的超级计算资源。与所提出的方法，模拟气泡在悬浮液柱组成的$100\,000$完全解决的颗粒成为可能。此外，我们通过与以前未解决的解决方案进行比较，证明了粒子分辨模拟的重要性。结果表明，全分辨直接数值模拟对于正确预测气泡-颗粒相互作用问题的流场结构是必要的。
2017-12-19 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Numerical simulation of liquid film formation and its heat transfer through vapor bubble expansion in a microchannel
微通道内蒸汽气泡的蒸发对于实现具有高冷却性能的装置是重要的。固体表面的液膜是固体向流体蒸发传热的关键，其形成过程和传热特性有待研究。对微通道内单个汽泡的蒸发换热膨胀过程进行了数值模拟。在计算模型中，使用的工作流体为0.1013 MPa的饱和FC-72，并且通道直径为200 $μ$ m。以初始温度场和壁面温度作为参数。为了评价传热特性，对液膜厚度的时间变化进行了评价。平均液膜厚度与毛细管数有一定的相关性。此外，通过将传热率分解为通过液膜、后缘和尾流的传热率来估计主导传热模式。当蒸发温度较低时，传热主要是通过液膜蒸发进行的，通过液膜厚度可以预测通过液膜的热通量。另一方面，在较高的温度下，由于汽泡的快速膨胀，没有通过泡头周围的液膜发生蒸发热传递。从这项研究可以推断，气泡的热边界层的厚度和液膜厚度之间的关系是重要的预测这种现象的冷却效果。当汽泡在高沸点液体中生长时，汽泡的快速生长使液膜变厚，厚液膜阻碍了汽液界面与受热壁面之间的传热。
2019-03-21 physics.flu-dyn
Large Eddy Simulations of bubbly flows and breaking waves with Smoothed Particle Hydrodynamics
针对湍动气泡流多相模拟计算成本过高的问题，提出耦合离散拉格朗日气泡模型的大涡模拟SPH方案，在气泡羽流和破碎波场景中验证了准确性，为低成本波-结构相互作用模拟提供了新途径。
2023-05-05 physics.flu-dyn
Numerical modelling of shock-bubble interactions using a pressure-based algorithm without Riemann solvers
激波与气泡的相互作用在许多工程和新兴技术应用中具有重要意义，并已被广泛用于测试可压缩界面流动的新数值方法。最近，基于密度的算法与压力校正方法以及完全耦合的压力为基础的算法已经建立了有前途的替代经典的基于密度的算法的基础上黎曼求解器。本文研究的预测精度的完全耦合的压力为基础的算法没有黎曼求解器在建模的冲击波与一维和二维气泡在气-气和液-气流动的相互作用。对于一个气泡悬浮在另一种气体中，网格分辨率和应用平流计划被发现只有一个微小的影响，气泡的形状和位置，以及主导的冲击波和稀疏风扇的行为。然而，对于悬浮在液体中的气泡，网格分辨率对气泡的形状，位置和激波后的演变，以及压力和温度分布有着至关重要的影响。
2019-07-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
