Drag, lift, and torque correlations for axi-symmetric rod-like non-spherical particles in linear wall-bounded shear flow
本文提出预测壁面约束线性剪切流中轴对称棒状非球形颗粒阻力、升力和力矩系数的关联式，基于DNS数据拟合，中位误差低至2.89%-11.00%，可用于欧拉-拉格朗日或CFD/DEM大规模模拟。
2024-05-27 physics.flu-dyn
Drag, lift and torque correlations for axi-symmetric non-spherical particles in locally non-uniform flows
本研究推导了适用于局部均匀流与线性剪切流的轴对称棒状颗粒阻力、升力和扭矩新关联式，结合解析解与DNS确定高精度系数，可用于欧拉-拉格朗日框架下的大规模流动模拟。
2023-09-15 physics.flu-dyn
Settling dynamics of non-Brownian suspension of spherical and cubic particles in Stokes flow
本研究通过刚性多团簇方法模拟 Stokes 流中球形与立方体颗粒的沉降，发现水动力作用主导稀相沉降，碰撞抑制浓相波动，且球形颗粒沉降更快，立方体颗粒各向异性更低并更易逆重力运动。
2025-03-26 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A direction splitting scheme for Navier-Stokes-Boussinesq system in spherical shell geometries
本文介绍了一种求解不可压Navier-Stokes-Boussinesq方程组的形式二阶方向分裂方法。方程组求解重叠阴阳网格，结合球坐标变换。这种方法可以避免极点处的奇异性，并保持网格大小相对均匀。缺点是球壳被细分为两个相等大小的重叠子域，需要使用Schwarz型迭代。时间二阶精度是通过一个人工压缩（AC）计划与自举。空间离散化是基于二阶有限差分标记和细胞（MAC）模板。整个方案采用区域分解迭代和局部解的方向分裂方法并行实现。在Navier-Stokes-Boussinesq方程组的人工解和球面上Navier-斯托克斯方程的Landau解上验证了该方法的稳定性、精确性和弱可扩展性。
2020-02-25 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Analytical solution of Stokes flow inside an evaporating sessile drop: Spherical and cylindrical cap shapes
精确的解析解导出的球形和圆柱形帽状的蒸发固着液滴内的斯托克斯流动。结果对任意接触角都是有效的。只要通量在接触线处有界，就可以得到沿自由表面的任意蒸发通量分布的解。场方程E^4（Psi）=0和Del^4（Phi）=0分别在球帽和圆柱帽的情况下求解。具体的结果和计算蒸发对应的均匀通量和纯扩散气相运输到一个无限的环境。润湿和非润湿接触角被认为是在每种情况下的流动模式进行说明。对于汽相扩散控制蒸发的球冠，当接触角在0<theta_c<pi范围内时，汽相的质量通量在接触线处变为奇异。当求解液相输运时，需要对该条件进行修改。所有上述类别的液滴被认为是以下两种情况：接触线被钉扎或自由移动蒸发过程中。目前的粘性流动行为进行比较，以前报道的无粘流动行为。可以看出，粘性流的流线比相应的无粘流的流线离基底更远。
2008-12-17 physics.flu-dyn
Translation of a spherical viscous drop driven by localized forcing in Stokes flow
New Jersey Institute of Technology（新泽理工学院）；Princeton University（普林斯顿大学）
本研究利用洛伦兹互易定理推导了斯托克斯流中局域力驱动的球形粘性液滴平移速度积分表达式，区分了内外力的不同响应，为构建可控远场的类squirmer液滴解奠定基础。
2026-08-25 cond-mat.soft math-ph math.MP
Fast and accurate solvers for simulating Janus particle suspensions in Stokes flow
我们提出了一种新的计算框架，模拟刚性球形Janus粒子在斯托克斯流中的悬浮液。我们表明，远程Janus粒子相互作用的广泛的应用可以解决使用快速，光谱精确的边界积分方法定制的多分散悬浮液的球形颗粒。这些都被纳入我们的刚体斯托克斯平台。我们的方法的特点是使用球谐展开的光谱精确的积分算子的评估，互补性为基础的碰撞解决方案，和最佳O（n）缩放粒子数时，通过快速求和技术加速。我们通过三个在生物医学应用中突出的Janus粒子系统的关键例子展示了我们平台的灵活性：两亲性，双极电和泳动粒子。我们制定Janus粒子相互作用的边界积分形式和展示特征的自组装和复杂的集体行为为每种粒子类型。
2021-04-29 cond-mat.soft cs.CE cs.NA
Vector Laplacian in Spherical Coordinates: An Unnoticed Typo in Landau and Lifshitz's Fluid Mechanics Course
本文指出了Landau和Lifshitz《流体力学》中球坐标系Navier-Stokes方程向量Laplacian径向分量存在排版错误，通过详细推导予以证实，并提出了更紧凑的等价形式。
2025-04-02 physics.flu-dyn
Importance of fluid inertia for the orientation of spheroids settling in turbulent flow
非球形颗粒在流动中如何定向在许多科学和工程问题中具有重要的实际意义。在静止的流体中，缓慢沉降的颗粒会定向，使其宽边先沉降。这是由于沉降颗粒引起的流体的对流惯性引起的扭矩的影响，其使颗粒所经历的阻力最大化。湍流倾向于使颗粒取向随机化。最近，非球形颗粒在湍流中的沉降被分析，忽略对流流体惯性的影响，但考虑到湍流流体速度梯度对颗粒取向的影响。这些研究得出了相反的结论，即杆优先以其尖端先沉降，而盘优先以其边缘先沉降，因此使颗粒上的阻力最小化。在这里，我们考虑这两种效果，对流惯性扭矩以及扭矩由于波动的速度梯度，并询问在何种情况下，一个或另一个占主导地位。为此，我们估计两个转矩的大小之比。我们的估计表明，流体惯性扭矩在高雷诺数流动中占主导地位。在这种情况下，预期非球形颗粒以最大阻力沉降。但当雷诺数较小时，则流体速度梯度引起的扭矩可能占主导地位，导致颗粒首先以其宽侧沉降。
2019-08-27 physics.flu-dyn
Inertial torque on a small spheroid in a stationary uniform flow
各向异性颗粒在流动中如何旋转和定向取决于它们所经历的流体动力学扭矩。本文通过数值求解纳维-斯托克斯方程计算均匀流中作用在小球体上的力矩。颗粒形状从扁圆（纵横比$λ= 1/6$）到扁长（$λ= 6$）不等，我们考虑低和中等颗粒雷诺数（${\rm Re} \le 50$）。我们表明，角度依赖性的扭矩，理论上预测的小颗粒雷诺数仍然定性正确的雷诺数高达${\rm Re} \sim 10$。然而，扭矩的幅值小于理论预测值，${\rm Re}$增加越小。当Re大于$10$时，扁球体的绕流结构更为复杂，从而导致与理论预测的系统偏差。总的来说，我们的数值结果提供了一个合理的最近的理论的取向统计的湍流中的冰晶沉降。
2021-02-06 physics.flu-dyn
Mobilities of a drop and an encapsulated squirmer
本文分析了球形液滴内一般位置$\bm{r}_s$上的球形单轴蠕动体的动力学特性。蠕动器除了受到其表面上的滑动速度外，还受到外力和扭矩。我们已经推导出精确的解析表达式的线性和旋转速度的蠕动，以及一般的，非轴对称配置的下降的线速度。蠕动器和液滴的迁移率通常是各向异性的，取决于$\bm{r}_s$相对于蠕动器轴、外力或扭矩的取向。我们讨论了它们的依赖于蠕动的大小，它的距离从中心的下降和粘度。我们的研究结果提供了第一步，讨论的复合系统的下降和封闭的蠕动的轨迹。
2021-11-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Capillary lubrication of a spherical particle near a fluid interface
本研究通过润滑理论与毛细顺应性微扰分析，表征了球体在流体界面附近平移时因界面长程变形而产生的力与力矩变化，揭示了弹性边界对润滑运动的影响。
2025-10-03 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
Correlations for aerodynamic force coefficients of non-spherical particles in compressible flows
本文通过颗粒解析直接数值模拟研究三种非球形颗粒在不同马赫数、攻角和雷诺数下的气动力与力矩，并建立验证了可提升点颗粒模拟精度的系数关联式。
2024-12-09 physics.flu-dyn
Point torque representations of ciliary flows
本文用点扭矩（rotlet）模型表示纤毛流，并将其推广到两平行壁间的受限区域，证明该方法精度高、计算高效，且受限对单纤毛流场影响不显著。
2023-09-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
The role of inertia for the rotation of a nearly spherical particle in a general linear flow
我们分析的角度动力学的中性浮力近球形粒子沉浸在一个稳定的一般线性流。作用在颗粒上的流体动力扭矩是通过互易定理，经常扰动理论利用近球形颗粒的小偏心率，并假设惯性效应是小的，但有限的。
2015-05-11 physics.flu-dyn
Global Regular Solutions of the Compressible Navier-Stokes Equations with Nonlinear Density-Dependent Viscosities and Large Initial Data of Spherical Symmetry
Mathematical Institute, University of Oxford（牛津大学数学研究所）；School of Mathematical Sciences, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学数学科学学院）；CMA-Shanghai, and MOE-LSC, Shanghai Jiao Tong University（上海数学中心与教育部拉格朗日计算数学重点实验室，上海交通大学）
本文研究了在密度通过幂律依赖（即ρ^δ，其中δ∈(1/2,1)）的情况下，可压缩纳维-斯托克斯方程在二维和三维空间中具有球对称大初始数据的全球正则解的存在性与唯一性，关键步骤是获得密度的统一上界，克服了远场真空处的退化、原点处的坐标奇点及粘性系数非线性带来的挑战。
2026-05-16 math-ph math.AP math.MP
Torsional oscillations of a sphere in a Stokes flow
本文给出了在斯托克斯流中进行扭转振荡的球体的实验研究结果。开发了一种新的实验装置，该装置能够通过施加振荡磁场来远程控制球体的运动。球体对所施加的场的响应的特征在于作用在球体上的粘性、磁性和重力扭矩。建立了该系统的数学模型，实验结果与理论计算结果吻合较好。从球体的运动产生的流量进行了测量，流体速度被发现有一个平方反比的径向距离从球体的依赖。流体速度的测量值和解析解之间的协议表明，流动可以被认为是斯托克斯。
2014-11-03 physics.class-ph physics.flu-dyn
Global Regular Solutions of the Multidimensional Degenerate Compressible Navier-Stokes Equations with Large Initial Data of Spherical Symmetry
University of Oxford（牛津大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文研究了多维退化可压缩纳维-斯托克斯方程在球对称情况下，证明了即使初始数据较大，解仍保持全局正则，不发生空化或内爆。
2025-12-21 math-ph math.AP math.MP
Flow properties and hydrodynamic interactions of rigid spherical microswimmers
我们分析了一个极小模型的刚性球形微型游泳者，并探讨其扩展表面的影响，其自推进和流动特性之间的相互作用。该模型是一阶表示的微型游泳者，如细菌和藻类，具有刚体和柔性推进附件。在有限的距离，这样的microswimmer的流场显着不同的点力（Stokeslet）偶极子。对于悬浮的microswimmer，我们推导出的大流动性矩阵，连接到一个单独的游泳运动的主动和被动的力和力矩作用在所有的游泳者。我们的流动性张量的调查表明，刚体microswimmer之间的流体动力学相互作用有很大的不同，从相应的点力偶极子。我们的研究结果是相关的集体行为的流体动力学相互作用的微型游泳者的斯托克斯动力学模拟在中等浓度的研究。
2017-09-21 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Incompressible viscous fluid flows in a thin spherical shell
本文利用球上二维Navier-Stokes方程斯托克斯方程研究了不可压缩粘性流体在薄球壳中流动的线性化稳定性。球上的定常流在球的北极和南极有两个奇点（汇和源）。本文对线性化的Navier-斯托克斯方程解析地证明了定常流是渐近稳定的。当球形层被截断在两个对称环之间时，我们用幂级数解数值研究了线性化方程的特征值，并表明定常流动对所有雷诺数都保持渐近稳定。
2006-07-20 math.CA math.SP physics.flu-dyn
Preferential sampling and small-scale clustering of gyrotactic microswimmers in turbulence
最近的研究表明，球形运动的微生物在湍流受到重力扭矩聚集在下降区的湍流。通过分析统计模型，我们分析计算形状如何影响动态，优先采样和小规模空间聚类。我们发现，长方形的生物体可能会花更多的时间在流动的上涌区域，并且所有的生物体都偏向于向上方向的正流体速度梯度区域。我们分析了小规模的空间聚类，发现椭圆形的颗粒可能会集群或多或少比球形的，这取决于引力矩的强度。
2016-05-29 cond-mat.soft nlin.PS physics.flu-dyn
Lamb-type solution and properties of unsteady Stokes equations
在球极坐标系中，我们导出了无界流体非定常Stokes方程的时域和频域通解。该解决方案是在矢量球谐函数的扩展，并给出了一个特定的解决方案，成比例的压力梯度表现出幂律空间依赖性，和矢量亥姆霍兹方程的解决方案，在远场指数衰减，分解最初介绍了兰姆。该解可应用于构造由任意速度分布在球形边界处引起的瞬态外流，例如在微型游泳者的蠕动模型中所产生的。它可用于构造由初始条件驱动的瞬态流、由体积力驱动的无界流或由静止球形颗粒引起的对非定常流的扰动的解。溶液的长时间行为受边界平均（或集体）运动所对应的流动分量的控制。这一结论通过对存在固定球时横波衰减的研究得到了说明。我们进一步表明，一般表示减少到著名的解决方案，进行振荡刚体（平移和旋转）运动的球体周围的非定常流。建议的解决方案表示提供了一个明确的形式的速度潜力远离振荡体（“广义”达西定律）和高，低频率的扩展。首阶高频展开产生众所周知的理想（无粘）流近似，首阶低频展开产生定常Stokes方程。我们导出了这些近似的高阶修正，并讨论了达朗贝尔佯谬。将通解延拓到虚频率，得到描述多孔介质中粘性流的Brinkman方程的通解。
2022-07-04 physics.flu-dyn
Dissipative effects in odd viscous Stokes flow around a single sphere
该研究通过精确解析解证明三维奇粘性可间接贡献耗散，并提出用单球刚体运动量化其效应，同时展示混合被动与自旋活性粒子可设计复杂流体的流变性质。
2024-07-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Molecular Dynamics Simulations of Janus Particle Dynamics in Uniform Flow
我们使用分子动力学模拟来研究Janus粒子的动力学，微米或纳米粒子，这不是球对称的，在一个简单的液体的均匀流动。特别是，我们认为在其表面上的固液相互作用的不对称的球体和计算的力和扭矩所经历的颗粒作为其相对于流的方向的函数。我们还研究了从球形稍微变形的粒子。我们将模拟结果与先前介绍的理论方法的预测进行比较，该方法计算具有可变滑移长度或远小于颗粒半径的非球面变形的颗粒上的力和扭矩。我们发现，从我们的模拟和理论预测计算的力和扭矩之间有很好的协议，当滑动条件被施加到第一层的液体分子邻近的表面。
2016-06-09 physics.flu-dyn
Emergent collective dynamics of bottom-heavy squirmers under gravity
我们提出的流体动力学模拟的结果，使用多粒子碰撞动力学的方法在低雷诺数下的重力的影响下移动的蠕动microswimmer系统。此外，蠕动是底部重，使他们经历的扭矩，使他们沿着垂直对齐。蠕动相互作用流体动力学的stokeslet和rotlet，这是由重力和扭矩的作用，分别启动，并通过自己的流场的流场。通过改变游泳的体积沉降速度和扭矩的比例，我们确定了中性蠕动以及强大的推动者和拉动者的紧急集体动力学的状态图。对于低的游泳速度和扭矩，我们观察到常规的沉积，而沉积轮廓变得倒置时，它们的值增加。对于中性的蠕动，我们发现对流卷的循环蠕动之间的两个沉降状态，这坐在系统的底部，并由集体下沉蠕动的羽流喂养。在更大的扭矩多孔集群发生产卵单蠕动。后两种状态也可以从均匀的蠕动分布开始瞬时发生，然后在长时间限制内消失。对于强推力和拉力只有弱羽形成观察。
2020-05-12 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Dynamics of an internally actuated elastic particle in a plane Poiseuille flow
Indian Institute of Technology, Ropar（印度理工学院卢帕尔分校）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
该研究在斯托克斯极限下解析分析平面泊肃叶流中内部驱动弹性粒子的动力学，推导外力外力矩至O(α²)阶，发现其侧向迁移方向与液滴、胶囊等不同，存在远离中心线的稳定平衡位置。
2026-08-25 physics.flu-dyn
Magnetohydrodynamic drag on an oscillating sphere in a rotating spherical cavity
Univ. Grenoble Alpes, Univ. Savoie Mont Blanc, CNRS, IRD, Univ. Gustave Eiffel, ISTerre（格勒诺布尔阿尔卑斯大学, 萨瓦蒙布朗大学, 法国国家科学研究中心, 法国地球与环境研究研究所, 居斯塔夫·埃菲尔大学, 地球与环境研究实验室）；CNES - Centre National d’Etudes Spatiales（法国国家空间研究中心）
研究旋转腔中振荡球体的磁流体动力学阻力，分析磁场、旋转与粘性耦合对流体动力学的影响，提出统一的边界层框架并验证理论。
2026-09-01 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Hydrodynamic forces on assemblies of non-spherical particles: orientation and voidage effects
这项工作提供了一个配方，为轴对称，非球形粒子的静态组件创建阻力，升力和扭矩封闭。除了雷诺数$Re$和固体体积分数$ε_s$，我们提出了四个额外的参数来表征通过非球形颗粒组件的流动。两个参数考虑颗粒的相互取向（取向张量特征值$S_1$和$S_2$），两个角度表示流动方向（极角和方位角$α$和$β$）。有趣的是，我们观察到，粒子上的流体动力是独立的相互粒子的取向。相反，代表颗粒构型本身的最重要参数是单个颗粒相对于进入流的入射角$ϕ$。此外，我们观察到，我们早期发现的孤立粒子阻力的正弦平方标度（Sanjeevi & Padding 2017）平均而言，即使对于粘性和惯性状态下的多粒子系统也是如此。类似地，我们观察到，多粒子系统的平均升力遵循正弦-余弦标度，就像孤立粒子一样。这样的发现是非常有用的，因为对于给定的$Re$和$ε_s$，填充床或多孔介质的压降可以仅用颗粒的取向分布和它们在$ϕ=0^\circ$和$ϕ=90^\circ$处的阻力的知识来计算。与所确定的相关参数，我们提出了阻力，升力和扭矩关闭多粒子系统。
2019-03-19 physics.flu-dyn
Kinetic energy cascades in quasi-geostrophic convection in a spherical shell
本文考虑球壳内准地转对流的纳维-斯托克斯方程中三元非线性相互作用。这种方法有助于理解系统中动能输运的起源和模式相互作用的特定方案，以及能量转移的局部性。考虑了与Rossby波激发有关的球面对流的特殊性。所得结果与我们以前在笛卡尔几何中的研究进行了比较。
2011-11-25 physics.flu-dyn
Self-propulsion of a spherical electric or magnetic microbot in a polar viscous fluid
基于铁流体动力学理论，研究了极性液体或磁流体中球体的自推进问题。在电的情况下，位于球体内部的振荡电荷密度产生使流体极化的电场。由于弛豫引起的相对于电场的极化滞后产生作用于流体的与时间无关的电扭矩密度，从而使其移动。由此产生的球的推进速度计算在微扰理论的电荷密度的幂的二阶。
2014-12-04 physics.flu-dyn
Using theory and experiments of spheres moving near boundaries to optimize the method of images for regularized Stokeslets
本研究通过宏观实验结合正则化Stokeslet方法校准通用镜像系统，验证了近边界球体运动级数解，优化了离散方法与正则化参数，提出更高阶正则化函数并提供开源实现资源。
2024-07-11 physics.flu-dyn
Critical shear rate and torque stability condition for a particle resting on a surface in a fluid flow
我们提出了一个定量描述的临界剪切速率$\dot{γ_c}$需要驱逐一个球形颗粒休息在一个表面上的模型粗糙在层流和湍流流体流动。我们已经建立了一个锥-平面实验装置，使测量$\dot{γ_c}$在很宽的范围内的颗粒雷诺数$Re_p$从$10^{-3}$到$1.5 \times 10^3$。发现逐出颗粒的条件与扭矩平衡条件一致，因为扭矩分量是由于颗粒中心周围的阻力而产生的，所以与力平衡相比，扭矩平衡条件{产生较低的$\dot{γ_c}$}。$Re_p < 0.5$的数据与$Re_p \rightarrow 0$极限内阻力和升力系数的分析计算结果吻合得很好。对于较高的$Re_p$，分析结果是不可用的，水动力系数被发现接近一个常数的$Re_p > 1000$。我们发现，在粘性和惯性极限的流体动力系数的线性组合可以描述所观察到的$\dot{γ_c}$作为粒子和流体性质的函数。
2016-10-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
A thermal convection limit of spiral state in wide-gap spherical Couette flow
流动结构的对称性通常由其力学不稳定性和几何形状决定。在这里，作为一个例子，我们提出了同伦的旋转3倍螺旋状态，这是强大的球形库埃特流的混合动力系统的热分层效应。旋转波态与热分层系统的平滑连接尚未得到证实。通过延拓，将球谐函数的$m=4$模在纯球库埃特流中的最危险模替换为纯热对流系统中的$l=4$和$m=3$模.对于只考虑热效应的极限状态，详细讨论了对外球的力矩和纬向环流的剩余量。
2022-03-14 physics.flu-dyn
Bi-stability in turbulent, rotating spherical Couette flow
在外径为3 m的实验装置上研究了半径比为$η= r_\mathrm{i}/r_\mathrm{o} = 0.35$的同心球间的流动。我们已经测量了保持恒定的边界速度以及局部壁面剪应力、速度和压力所需的扭矩。在低埃克曼数$E = 2.1\times10^{-7}$和中等罗斯比数$0.07 < Ro < 3.4$时，产生的流动是高度湍流的，雷诺数（$Re=Ro/E$）超过一千五百万。当$E$固定时，$Ro$变化时，几种湍流状态是明显的。我们把我们的注意力集中在一个流动的过渡，特别是在$Ro = 1.8$和$Ro = 2.6$，其中的流动表现出的行为。对于在该范围内的$Ro$，流经历在切换范围之外的相邻$Ro$处单独观察到的状态之间的间歇性转换。这两种状态在所有测得的流量中被清楚地区分开，包括通过处于较高$Ro$的状态从内部球体要求的扭矩的显著减小。减少角动量输送似乎是与实验核心附近的快速纬向环流的发展。较低的扭矩状态表现出波，其中之一是类似于一个完整的球体已知的惯性模式，另一个似乎是一个强烈的平流Rossby型波。这些结果代表了一个新的实验室的例子重叠存在不同的流动状态在高雷诺数流动。与纬向流相关的湍流多重稳定性和输运障碍的恢复力是地球物理学和天体物理学背景下的重要课题。
2011-07-25 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Dynamics of an internally actuated weakly elastic sphere translating parallel to a rigid wall
Indian Institute of Technology, Ropar（印度技术研究所罗帕尔分校）；Indian Institute of Technology (BHU), Varanasi（印度技术研究所（贝拿勒斯印度教大学）瓦拉纳西分校）
研究了弱弹性球体在静止流体中平行于刚性壁面运动的动力学，通过弹性效应产生水动力升力和力矩。
2025-09-24 physics.flu-dyn
Global Well-Posedness of the Vacuum Free Boundary Problem for the Degenerate Compressible Navier-Stokes Equations With Large Data of Spherical Symmetry
Mathematical Institute, University of Oxford（牛津大学数学研究所）；School of Mathematical Sciences, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学数学科学学院）
本文研究了退化可压缩纳维-斯托克斯方程中真空自由边界问题的全局适定性，通过区域分割方法建立了球对称流动的全局正则性。
2026-10-30 math-ph math.AP math.FA
Orientation-dependent drag, lift, and torque correlations for regular Platonic polyhedral particles
Otto-von-Guericke-Universität（奥托·冯·格里克大学）
本研究通过颗粒分辨直接数值模拟，针对5种柏拉图多面体开发了取向相关的阻力、升力与扭矩关联式，为多相流中非球形颗粒输运的模拟提供了高效工具。
2026-08-20 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Rotational mobility in spherical membranes: The interplay between Saffman-Delbrück length and inclusion size
本文将Saffman-Delbrück理论推广到球形膜，半解析计算有限尺寸刚性球冠内含物的旋转迁移率，揭示其与SD长度和内含物尺寸的关系。
2025-01-09 physics.bio-ph physics.flu-dyn
The hydrodynamics of a twisting, bending, inextensible fiber in Stokes flow
在游动的微生物和细胞骨架中，不可伸展的纤维抵抗弯曲和扭曲，并与周围的流体相互作用以引起或抵抗大规模的流体运动。在本文中，我们开发了一种新的数值方法，通过扩展我们以前对不可伸展弯曲纤维的工作[Maxian等人，Phys. Rev. Fluids 6（1），014102]中的纤维与具有扭转弹性的纤维的连接。在我们的“欧拉”模型中，扭转是一个标量函数，它测量纤维截面相对于无扭转框架的偏差，纤维仅对流体施加平行于中心线的扭矩，并且旋转流体速度的垂直分量被丢弃以有利于平移速度。在本文的第一部分中，我们证明这个模型通过比较它的另一个常用的“基尔霍夫”公式，其中的纤维施加垂直和平行扭矩的流体，垂直的角流体速度需要与平移流体速度一致。然后，我们开发了一种谱数值方法的欧拉模型的流体动力学。我们定义流体动力学流动算子使用积分的Rotne-Prager-Yamakawa张量，并评估这些积分通过一个新的细长体求积，这需要在10个点的顺序沿纤维获得几位数的精度。我们证明，这种选择的流动性消除了非物理的负特征值的摩擦平移流动性与渐近细长体理论，并确保纤维速度的强收敛性和纤维约束力的弱收敛性。我们配对的空间离散与半隐式时间积分确认扭曲弹性弯曲纤维的松弛动力学的贡献可以忽略不计，并研究了旋转纤维的不稳定性。
2022-04-07 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
