Reynolds number effect on drag reduction in pipe flows by a transverse wall oscillation
本研究通过直接数值模拟发现，横向壁面振荡在低雷诺数下通过抑制近壁湍流实现减阻，但高雷诺数下大尺度结构的增强削弱了其减阻效果。
2024-07-16 physics.flu-dyn
Reinforcement-learning-based control of turbulent channel flows at high Reynolds numbers
本文采用深度强化学习，以近壁流向速度脉动调控壁面吹吸，在高雷诺数槽道湍流DNS中实现显著减阻，并揭示虚拟壁面与湍动能预算机制。
2025-01-02 physics.flu-dyn
Effect of Horizontal Spacing on Natural Convection from Two Horizontally Aligned Circular Cylinders in Non-Newtonian Power-Law Fluids
对无约束幂律流体中两水平排列等温圆柱的层流自然对流进行了数值研究。水平间距（0<=（S/D）<=10）对动量和传热特性的影响已在以下相关参数下描述：Grashof数（10<=Gr<= 1 e ~ 3）、Prandtl数（0.71<=n<=100）和幂律指数（0.4<=n<=1.6）。的热传递特性阐明的等温线，局部努塞尔数（Nu）分布和平均努塞尔数值，而流动特性的流线，压力等值线，局部分布的压力阻力和皮肤的摩擦阻力系数以及总阻力系数值的解释。平均努塞尔数与Gr和Pr均呈正相关，而与幂律指数n呈负相关。总的来说，剪切稀化（n<1）流体行为促进对流，而剪切增稠（n>1）行为阻碍对流，参照牛顿流体（n=1）。此外，由于烟囱效应的形成，传热量随着水平间距（S/D）的减小而增大，并在最佳间距处达到最大值，而随着S/D的进一步减小，传热量显著下降。最后，Nu的相关性已经开发，这可以是有用的学术研究人员和实践工程师。
2019-06-26 physics.flu-dyn
The Evolution of Turbulent Micro-vortices and their Effect on Convection Heat Transfer in Porous Media
本文对多孔介质中微尺度涡演化对对流换热的贡献提出了新的见解。研究了多孔介质中微尺度涡对湍流对流换热的影响。微尺度的温度分布进行了分析，使用流线在2D和3D中使用Q结构的流动可视化。相关的观察结果补充了表面表面摩擦和传热的比较，使用：（1）表面表面摩擦线和（2）压力和表面摩擦系数的联合PDF，以及努塞尔数。阻力系数和宏观努塞尔数的频谱特征证实了所观察到的微尺度流动现象。采用大涡模拟技术研究了周期性多孔介质内部的流场。流动的雷诺数为300和500。多孔介质由正方形和圆柱形的固体障碍物组成。两个不同的流动状态表示通过使用0.50和0.87的孔隙率。结果表明，表面努塞尔数分布依赖于微涡是否附着在障碍物表面。宏观努塞尔数和压阻的频谱是相似的，这表明传热动力学和微观湍流结构之间的相关性。涡脱落和二次流不稳定性的观察显着影响努塞尔数。本文所获得的基本见解可以为多孔介质中湍流对流换热的更鲁棒宏观模型的发展提供信息。
2022-02-04 physics.flu-dyn
Turbulent skin-friction drag reduction via spanwise forcing at high Reynolds number
本研究通过直接数值模拟高雷诺数下展向壁面振荡的减阻流动，证实了减阻量随雷诺数单调递减的预测模型，并解释了与边界层实验结果差异的可能原因。
2024-09-11 physics.flu-dyn
Navier slip model of drag reduction by Leidenfrost vapour layers
最近的实验发现，能够在液体中维持稳定的莱顿弗罗斯特蒸汽层的热固体球在自由降落期间表现出显著的阻力减小。阻力系数随雷诺数的变化与高雷诺数时的阻力危机特性有很大的偏差。用不同粘度的液体得到的结果表明，阻力危机的发生取决于蒸气与液体的粘度比。蒸汽层在促进切向流动和改变边界层特性方面的关键特征可以通过由滑移长度定义的Navier滑移模型来捕捉。在这里，直接的数值模拟和大涡模拟的流动过去的球体在中等到高雷诺数（$10^2 \leq \mbox{Re} \leq 4 \times 10^4$）的阻力系数与雷诺数的变化和下游的球体上的尾流的形式与实验结果进行定量比较。这提供了减阻现象的简单的一个参数表征。
2017-06-26 physics.flu-dyn
Reynolds-dependence of turbulent skin-friction drag reduction induced by spanwise forcing
本文研究了雷诺数$Re$值的增加如何影响展向强迫技术产生湍流表面摩擦阻力减小的能力。所考虑的作用力基于展向壁速度的流向行波（Quadrio { \em et al. J. Fluid Mech.}，第627卷，2009年，pp. 161- 178）。该研究建立在一个广泛的减阻数据库创建的直接数值模拟的湍流通道流的两个，5倍分离的$Re$值，即$Re_τ=200$和$Re_τ=1000$。该数据库首次系统地描述了强迫的幅度，其庞大的规模使人们能够全面了解行波的减阻特性，并能够详细描述当$Re$增加时发生的变化。描述了使用基于非受控流或减阻流的摩擦速度的粘性缩放的效果。与其他基于壁的减阻技术（例如肋）类似，行波的性能可以通过平均流向速度剖面的对数部分的垂直位移来很好地描述。除了当$Re$非常低时，该偏移在$Re$的情况下保持恒定，与摩擦系数的百分比降低不一致，已知摩擦系数呈现温和的对数下降。我们的新数据与现有文献一致，但这些文献大多基于低$Re$信息，因此预测使用$Re$的最大减阻会迅速下降。目前的研究支持一个更乐观的情况下，飞机在飞行雷诺数的阻力减少近30%仍然是可能的，由于行波。
2016-07-13 physics.flu-dyn
Classical 1/3 Nusselt number scaling in highly turbulent compressible convection
本文通过MacCormack-TVD有限差分方法模拟可压缩湍流对流，首次将二维模拟推至Ra=10^16，发现体流绝热温降导致Re∝Ra^{1/2}，并验证了经典1/3努塞尔数标度律。
2025-02-03 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Performance losses of drag-reducing spanwise forcing at moderate values of the Reynolds number
湍流表面摩擦阻力减小领域中的一个基本问题是确定在高雷诺数$Re$下可用的控制技术的性能。我们考虑主动的，预定的策略的基础上展向强迫（振荡壁面和流向行波施加到平面通道流），并探讨通过直接数值模拟（DNS）高达$Re_τ=2100$的速度，其性能恶化的$Re$增加。为了能够进行一个全面的参数研究，我们限制了计算成本的模拟，通过调整计算域的大小在均匀的方向，更快的计算和增加的时间平均波动的空间平均壁剪应力之间的妥协。我们的研究结果，证实了一些全尺寸DNS，提出了一种情况下，减阻退化与$Re$的速度，根据壁强迫的参数。与已有的信息一致，将它们保持在它们的低$Re$最佳值产生相对快速的减阻减小。然而，在更高的$Re$的最佳参数移向其他区域的参数空间，这些区域原来是不太敏感的$Re$。一旦考虑到这种变化，$Re$的减阻率以明显更慢的速率降低。如果考虑到产生强迫所需的能量的略微有利的趋势，则在雷诺数的大值下也有机会出现正的净能量节省。
2013-12-30 physics.flu-dyn
Enhancement of drag and mixing in a dilute solution of rodlike polymers at low Reynolds numbers
通过对一个简单流变模型的数值模拟，研究了刚性棒状聚合物稀溶液在低雷诺数粘性流体中的动力学行为。我们发现，聚合物的旋转动力学的不稳定的层流，并导致出现一个顺从的混沌流与广泛的活动规模。这种状态显示出增加的流动阻力，对应于在固定的外部强迫下减少的平均流量，以及增加的混合效率。后一种效应通过测量由流传输的标量场的方差的衰减来量化。通过比较二维和三维模型的数值模拟结果，我们表明，所观察到的现象是定性独立的空间的维数。
2021-12-29 physics.flu-dyn
Reynolds number dependence of drag reduction by rod-like polymers
我们目前的实验和理论结果解决雷诺数（Re）的依赖性的阻力减少足够大的浓度的棒状聚合物在湍流壁有界的流动。结果表明，当Re较小时，阻力增加{ \em}。另一方面，当Re增加时，阻力减小，并最终达到最大阻力减小（MDR）渐近线。该理论被证明是在良好的协议与实验，合理化和解释所有的普遍性和非普遍性方面的减阻棒状聚合物。
2006-07-06 nlin.CD physics.flu-dyn
Contrary to Newtonian trends: Early flow transition and drag enhancement at low to intermediate Reynolds number flows of structured fluids
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
研究通过修正的 Bautista-Manero 模型对胶束溶液绕圆柱流动进行高保真数值模拟，揭示其流动动力学比牛顿流体更丰富，低雷诺数下更早转非定常流，中等雷诺数呈准周期行为且阻力反常增加。
2026-07-07 physics.flu-dyn
A Generalized Model for Predicting the Drag Coefficient of Arbitrary Bluff Shaped Bodies at High Reynolds Numbers
本文提出一个适用于高雷诺数任意钝体的广义阻力系数模型，将形状与取向效应归入单一系数，并揭示惯性区阻力系数随雷诺数的变化率与物体形状无关，同时验证了其对多种钝体及历史数据的预测能力。
2024-10-03 physics.flu-dyn
Resonance properties of forced oscillations of particles and gaseous bubbles in a viscous fluid at small Reynolds numbers
研究了粘性流体中微粒子和气泡在正弦外力作用下围绕平衡态的微小振荡。精确解的积分微分方程包含斯托克斯和记忆积分阻力。本研究的主要目的是澄清的记忆积分拖曳力的影响，在小雷诺数的粘性流体中的振荡颗粒或气泡的共振特性。获得了这两种物体的谐振曲线（外力的振幅与频率的关系）以及相位-频率关系，并与仅受斯托克斯阻力的传统振子的相应关系进行了比较。
2017-10-07 physics.flu-dyn
Drag Reduction in Flows Past 2D and 3D Circular Cylinders Through Deep Reinforcement Learning
本研究利用深度强化学习为二维和三维圆柱绕流发现表面执行器控制策略，实现减阻，并展现出跨雷诺数及从二维到三维的泛化能力。
2023-09-05 physics.flu-dyn
Mechanics of drag reduction of an axisymmetric body of revolution with shallow dimples
本文采用基于高精度雷诺应力模型的数值模拟方法，研究了轴对称旋转体表面浅凹坑减阻机理。在不同的雷诺数从已发表的文献中的阻力演变的实验结果被用来验证模型的预测。数值计算结果与实验结果吻合较好。据观察，该机构的阻力减少了最大的$31\%$与这种形状修改（$7.5\%$的深度直径比和覆盖率的$52.8\%$）。这是由于湍流水平降低、流动稳定和物体边界层中流动分离的抑制而产生的。从分析的非同位素不变映射（AIM）的情况下的酒窝体的湍流状态，我们表明，湍流达到轴对称极限的层接近的表面的身体。在平均流动方向和雷诺应力张量的主轴之间也存在减小的不对准，这导致这样的阻力减小。还改变了凹坑的深度与直径比和覆盖率，以评估其对阻力演化的影响。
2021-06-29 physics.flu-dyn
Effective Medium Theory for Drag Reducing Micro-patterned Surfaces in Turbulent Flows
受莲花效应的启发，过去十年的许多研究都集中在微米和纳米图案化表面上。他们发现，微尺度的图案与高接触角相结合可以显著降低皮肤阻力。然而，控制减阻的机制和参数，如雷诺数和图案的几何形状，仍然不清楚。我们提出了一个有效的介质表示的微观特征，将后者作为一个多孔介质，并提供了一个框架来模拟流动图案化的表面在Cassie和Wenzel状态。我们的主要结果是一个封闭形式的表达式的摩擦雷诺数（或卡门）在湍流状态下的表面摩擦系数，流体之间的粘度比和以上的功能，和它们的几何特性。我们将所提出的模型应用于超疏水脊状表面上的湍流。雷诺数从3000到10000的模型预测同意与实验室实验。
2013-11-29 physics.flu-dyn
Turbulent drag reduction by spanwise wall forcing. Part 2: High-Reynolds-number experiments
本文通过高雷诺数边界层实验比较了内部尺度驱动和外部尺度驱动的展向行波减阻策略，发现低频外部尺度驱动虽减阻幅度中等但可实现正净功率节省，更适合高雷诺数节能应用。
2023-03-26 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of drag reduction in rotating pipe flow up to $Re_τ \approx 3000$
本文通过高达 $Re_τ \approx 3000$ 的旋转管流直接数值模拟研究轴向旋转减阻效应，发现减阻随雷诺数和旋转数单调增加最高达约70%，并提出了摩擦因子预测公式及减阻机理分析。
2024-07-26 physics.flu-dyn
Role of Skin Friction Drag during Flow-Induced Reconfiguration of a Flexible Thin Plate
本文研究了低雷诺数下存在蒙皮摩擦阻力时柔性薄板的流动诱导重构减阻问题。该板经受均匀的自由流，并且在一端被栓系。我们扩展了现有的模型在文献中考虑皮肤摩擦阻力。相对于刚性直立板，板上的总阻力由于流动诱导的重构而减小，并且进一步重构由于蒙皮摩擦阻力的增加而增加总阻力。在给定雷诺数下，存在一个临界柯西数$Ca$，在该临界值处，板相对于刚性直立板的总阻力最小。在这种情况下，板的重构形状是唯一的，超过该形状，即使重构，板上的总阻力也会增加。直立刚性板的形状阻力系数与水平刚性板的表面阻力系数之比（$λ$）决定了临界柯西数（$Ca_{cr}$）。我们建议修改的阻力缩放与自由流速度（$F_{x}$ ${\propto}$ $U^{n}$）在皮肤摩擦阻力的存在。对于$0.01 \leq Re \leq 1$，$n = 4/5 + λ/5$对于1 $\leq$，$Ca$，$<$，$Ca_{cr}$，$n = 1 + λ/5$对于$Ca_{cr} \leq Ca \leq 300$，可以找到以下$n$的表达式，其中$Re$是雷诺数。简要讨论了表面摩擦阻力和浮力对减阻的综合作用。实验的可行性评估，以将本模型转化为物理系统。
2017-12-01 physics.flu-dyn
Flow and Heat Transfer Characteristics of Forced Convection Past an Isoflux Circular Cylinder in Galinstan for Reynolds Numbers up to 600
研究浸没在加林斯坦中的等热流圆柱体强制对流换热，用四阶紧致有限差分格式结合伪时间迭代技术求解相关方程，研究雷诺数对流动和传热特性的影响，提出新经验关联式，与数值数据一致性良好。
2026-09-10 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Numerical Simulation of Wavy-Flap Airfoil Performance at Low Reynolds Number: Insights from Lift and Drag Coefficient Analysis
本研究通过数值模拟分析了低雷诺数下波浪翼型的气动性能，发现其在较大尾部攻角和低攻角下能显著提升升力系数和升阻比，从而提高航空与海洋应用中的气动和燃油效率。
2025-03-06 physics.flu-dyn
Reynolds-number regimes of corrugation-induced lift enhancement in two-dimensional dragonfly-like wings
Interdisciplinary Faculty of Science and Engineering, Shimane University（岛根大学理工学综合教育faculty）；Graduate School of Integrated Sciences for Life, Hiroshima University（广岛大学生命融合科学研究生院）
该研究通过直接数值模拟，在雷诺数100至4000范围内识别出波纹翼升力增强的三个区间，揭示了涡动力学机制，并提供了基于局部雷诺数的判据，为波纹翼气动设计提供了指导。
2026-09-25 physics.flu-dyn
Drag reduction in numerical two-phase Taylor-Couette turbulence using an Euler-Lagrange approach
采用欧拉-拉格朗日方法模拟了两相湍流泰勒-库埃特（TC）流，以研究第二相分散到湍流载体相（此处气泡分散到水中）中的影响。载体相的动态使用直接数值模拟（DNS）在欧拉框架中计算，而气泡通过模拟有效阻力，升力，附加质量和作用于它们的浮力以拉格朗日方式跟踪。在分散相和载体相之间实现双向耦合，允许两相之间的动量交换，并研究分散相对载体相动力学的影响。TC装置的半径比固定为$η=0.833$，并且达到最大内圆柱雷诺数$Re_i=8000$。我们改变弗劳德数（$Fr$），这是分散相的向心力与重力加速度之比，并研究其对驱动TC系统所需的净扭矩的影响。对于两相TC系统，我们观察到阻力减小，即，与单相系统相比，驱动内圆筒所需的转矩较小。净减阻随着雷诺数$Re_i$的增加而减小，这与之前的实验结果一致（Murai等人，2005，2008）。阻力减小与弗劳德数密切相关：对于固定雷诺数，我们观察到$Fr < 1$比$ Fr > 1$具有更高的阻力减小。这种浮力效应在低$Re_i$系统中更为突出，并随着雷诺数$Re_i$的增加而减小。我们追溯到阻力减少的角动量携带泰勒卷的上升气泡的减弱。
2016-05-22 physics.flu-dyn
Fluid drags on a sphere at finite Reynolds number--a classical problem examined afresh
OXCBO Research（OXCBO研究院）
本研究重新检验了Klyachko公式在有限雷诺数下球体阻力系数的准确性，发现其在Re<1000及分段扩展至3e5时表现合理，并通过示例展示了其在气溶胶动力学中的应用。
2026-11-03 physics.flu-dyn
On the Maxey-Riley equation of motion and its extension to high Reynolds numbers
颗粒对湍流的惯性响应是一个与广泛的环境和工程问题相关的问题。最常用于描述力平衡的方程是Maxey-Riley方程，除了浮力和稳定阻力外，还包括与过去粒子加速度相关的非稳定Basset阻力。在这里，我们提供了一个历史回顾的马克西-莱利方程是如何开发的，它是如何只适合于研究雷诺数小于单位。重新回顾Basset（1888）所采用的创新的数学方法，我们引入一种适用于更广泛的质点运动的非定常阻力的替代公式。当Basset非定常阻力在较高雷诺数时可以忽略不计时，修正后的非定常阻力则不可忽略。
2020-07-18 math.AP physics.flu-dyn
A perturbative model for predicting the high-Reynolds-number behaviour of the streamwise travelling waves technique in turbulent drag reduction
这项工作的背景是减少气动湍流摩擦阻力的问题，这是无数技术领域中能量浪费的重要来源。我们开发了一个理论框架，旨在预测现有的减阻技术的行为时，在大值Re这是典型的应用程序。我们专注于一个最近提出的和非常有前途的技术，其中包括在壁面创造顺流向行波的展向速度。本文对控制流体运动的纳维-斯托克斯方程进行了摄动分析，并对最简单的壁面边界流动，即平面槽道流动进行了分析。行波诱导的展向时变基流扰动了流向基流。然后进行渐近展开相对于行波的速度振幅。分析虽然基于几个假设，但得出的减阻预测与文献中的测量结果吻合良好，并且大多数是通过完整的纳维-斯托克斯方程的DNS计算的。新的DNS数据产生的目的，在这项工作中，以进一步验证我们的方法。然后，该方法被应用到预测的阻力减少性能的流线型行波在增加Re，比较数据是不可用的。目前的信念，基于约一个十年的Re范围仅高于过渡值，即在低Re下获得的减阻被认为是减少Re的增加是完全证实了我们的结果。然而，从定量的角度来看，我们基于Re几十年增长的前景比其他现有的估计要乐观得多，并激励对本主题进行进一步，更准确的研究。
2013-01-22 physics.flu-dyn
Deep reinforcement learning for flow control exploits different physics for increasing Reynolds-number regimes
与深度强化学习（DRL）一起使用的深度人工神经网络（ANN）由于其控制复杂问题的能力而受到越来越多的关注。该技术最近已被用于解决与流量控制相关的问题。在这项工作中，使用通过DRL代理训练的人工神经网络来执行主动流量控制。对圆柱绕流进行了二维数值模拟，并考虑了基于两个位于圆柱壁上的射流的主动控制。通过收集信息，从周围的圆柱体的流动，人工神经网络代理是能够学习有效的控制策略的射流，导致显着的阻力降低。在目前的工作中，一个超出先前考虑的范围内的哈罗德数进行了研究，并与使用经典的流量控制方法所获得的结果进行了比较。随着雷诺数Re的增加，DRL确定了控制策略的显着不同的性质。当Re <= 1000时，得到了基于尾流振荡反向控制的经典控制策略。对于Re = 2000，新的策略包括边界层和分离区的激励，通过高频激励，以类似于阻力危机的方式调节流动分离和减小阻力。对于Re = 2000的流动进行试剂的交叉应用，在Re = 1000和2000下训练的试剂的减阻方面获得类似的结果。事实上，两种不同的策略产生相同的性能，使我们的问题是否这个雷诺数制度（Re = 2000）属于一个过渡到一个自然不同的流动，只允许高频驱动策略，以获得减阻。这一发现允许应用在较低雷诺数下训练的人工神经网络，但性质相当，节省了计算资源。
2022-11-04 physics.flu-dyn
Experiments on the stability and drag of a flexible sheet under in-plane tension in uniform flow
研究了均匀平行流中柔性薄板的流体动力阻力和流体弹性稳定性。进行了一项实验活动，涉及一个悬臂板在空气流中，其特征是雷诺数为R=10^4-10^6。片材的性质包括：每单位面积恒定的质量;小但有限的抗弯刚度;在0.43<1/L<1的范围内变化的纵横比，其中L和1分别表示长度和宽度;以及在后缘处施加的张力。本工作的独特之处是调查的影响面内张力的流体阻力和流体弹性稳定性的片材。在没有张力的情况下，配置类似于一面旗帜，阻力系数被观察到随着展弦比和雷诺数的增加而减小。在张力的存在下，流体阻力显着降低的临界流速以下的对流波不稳定性出现的区域。该临界流速可以通过适度施加面内张力来增加。在横向张力作用下，薄板的阻力可以用平板紊流边界层阻力定律很好地近似。然而，一旦失去稳定性，由于对流波在板表面上传播，阻力系数随雷诺数迅速增加。
2009-08-18 physics.flu-dyn
Active Flow Control for Bluff Body under High Reynolds Number Turbulent Flow Conditions Using Deep Reinforcement Learning
本研究采用深度强化学习训练PPO智能体控制圆柱体下游喷流，在高雷诺数湍流中实现阻力降低29%和升力振荡减小18%，并验证了策略的鲁棒性与减阻机制。
2024-12-20 physics.flu-dyn
The role of wave kinematics in turbulent flow over waves
本文用壁面分辨大涡模拟方法研究了中等陡度单色波上的湍流，并涵盖了一定的波龄和雷诺数范围。我们计算的流的傅立叶模式和分析的平均和基本模式的动量平衡。在低波龄时，形状阻力对雷诺数的变化表现出很大的敏感性，湍流应力和波致应力之间的相互作用随着雷诺数的增加而增加。在较高波龄时，进入准层流状态，其中波致应力主要由粘性应力平衡。为了利用在中高波龄区域观察到的波运动学的重要性，引入了一种新的分裂系统方法，其中对波的层流响应迫使湍流RANS类型的剪切流。为了解释湍流的影响，我们使用来自相应LES的雷诺应力来强制系统。我们给出了一个解析函数依赖的形式阻力与层流解决方案。对于中高波年龄，剪切流的形状阻力表现出相对简单的行为，我们推导出近似的准层流制度的功能依赖性。在低波龄时，形状阻力对雷诺数变化的高度敏感性对使用这种方法进行评估更具挑战性。这主要是由于剪切流中非线性的重要性增加，其固有地与湍流应力中的高次谐波耦合。然而，分裂系统的方法可以用来量化的重要性，不同的谐波在湍流应力明确选择哪些模式包括在分裂系统强迫。我们表明，雷诺应力的基本模式变得越来越重要的准确预测的形状阻力作为雷诺数的增加。
2019-08-19 physics.flu-dyn
Acceleration is the Key to Drag Reduction in Turbulent Flow
通过湍流管流实验发现，管壁方位角振荡的加速度是减阻的关键参数，可使阻力减少30%，并大幅简化现象复杂性，为节能提供新途径。
2024-02-03 physics.flu-dyn
Resonance in vortex-induced in-line vibration at low Reynolds numbers
本文结合流体动力学理论，对圆柱在自由流场中的涡激振动进行了数值模拟。最初，它表明，增加雷诺数从100到250的结果在一个固定的质量比$m^*=5$的峰值响应幅度增加了12倍。随后，$m^*$在180的固定雷诺数下从2变化到20。响应振幅作为折合速度$U^*$的函数，显示出一个单一的激励区域，其峰值振幅约为圆柱体直径的1%，与$m^*$值无关。振动总是由单个涡的交替脱落激发的。我们发展了一个新的模型，包括一个无粘惯性力，准定常阻力，尾流阻力诱导的旋涡脱落。我们的分析表明，尾流阻力适当地捕获了一个渐进的转变，在其相位变化作为一个函数的$U^*$的旋涡脱落的时间，而尾流阻力的大小显示在激发区域内的共振放大。我们使用的理论来说明为什么峰值振幅，发生时的振动频率是等于在静止的流体中的结构频率，不依赖于$m^*$，与我们的模拟，以及以前的实验在雷诺数高于这里考虑。这一新理论提供了迄今为止文献中采用半经验方法无法获得的物理见解。
2020-11-15 physics.flu-dyn
Robust active flow control over a range of Reynolds numbers using an artificial neural network trained through deep reinforcement learning
本文重点研究了使用深度强化学习（DRL）在一定雷诺数范围内对计算流体动力学模拟进行主动流量控制。更准确地说，近端策略优化（PPO）的方法被用来控制质量流率的四个合成射流对称地位于上，下两侧的圆柱浸没在一个二维流域。学习环境支持四种流动配置，雷诺数分别为100，200，300和400。提出了一种新的平滑插值函数来帮助PPO算法学习设置连续动作，这对于有效抑制提升中的问题跳跃并允许训练过程更好地收敛非常重要。结果表明，当$Re$ $Re$ =100、200、300和400时，DRL控制器能够显著减小升力和阻力波动，并分别主动减小阻力约5.7%、21.6%、32.7%和38.7%。更重要的是，它还可以有效地减少阻力的任何以前看不见的值之间的雷诺数60和400。这突出了深度神经网络的泛化能力，是主动流量控制的重要里程碑。
2020-04-26 physics.flu-dyn
Net drag reduction in turbulent pipe flow by airfoil-section grids concentrated near the wall
National Institute of Technology, Yonago College（米子工业高等专门学校）
本研究采用NACA0006翼型格栅作为整流器，通过数值模拟证实近壁集中的同心环格栅可在5×10^4至2×10^5雷诺数范围内实现最高9.0%的湍流管流净减阻。
2026-10-09 physics.flu-dyn
On the relationship between manipulated inter-scale phase and energy-efficient turbulent drag reduction
本文研究高雷诺数壁湍流减阻，揭示低频展向壁面振荡通过调控内外尺度间相位、增强非线性耦合来衰减内层阻力尺度，并指出该机制随雷诺数升高更有效。
2023-08-26 physics.flu-dyn
Turbulence modulation in liquid-liquid two-phase Taylor-Couette turbulence
本研究通过界面分辨直接数值模拟，探究不同属性液滴对两相Taylor-Couette湍流的调制机制，揭示了液滴黏度、密度对阻力及湍动能输运的不同影响规律，为两相流湍流调控提供新认知。
2024-09-11 physics.flu-dyn
On the Thermofluidics of a Steady Laminar Jet Impacting on a Rotating Hot Plate: An ab-initio Scaling Perspective
本研究通过从头算标度分析，揭示了冲击旋转热板的稳态层流射流的液膜厚度与努塞尔数的标度规律，明确蒸发效应的影响机制，所得标度律与现有实验数据趋势一致。
2021-07-06 physics.flu-dyn
Drag coefficient for irregularly shaped grains: rotational dependence at high Reynolds numbers
本文利用CFD和RANS模型研究不规则颗粒在高雷诺数下的阻力系数，发现其高于球体且随入射角呈正弦平方振荡，随机旋转下符合Weibull分布。
2024-02-15 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Turbulent drag reduction by spanwise wall forcing. Part 1: Large-eddy simulations
本文通过槽道流大涡模拟研究展向行波壁面振荡的湍流减阻，揭示内尺度激励路径下近壁斯托克斯层突出高度对减阻效果的影响规律，并指出其功率成本始终超过减阻收益，从而引出外尺度激励路径研究。
2023-03-25 physics.flu-dyn
Dynamics of propagating turbulent pipe flow structures. Part I: Effect of drag reduction by spanwise wall oscillation
本文给出了基于紊流管流的Karhunen-Loève展开式和壁面展向振动减阻紊流管流的比较分析结果。湍流通过雷诺数$Re_τ= 150$下的直接数值模拟产生。壁面展向振动作为速度边界条件施加，振幅为$A^+ = 20$，周期为$T^+ = 50$。当流动由恒定压力梯度驱动时，壁面振荡导致平均速度增加27%。雷诺应力和均方根速度的峰值远离壁面，湍流吸引子的Karhunen-Loève维数从2453减小到102。相干涡度结构被推离壁面进入更高速度的流中，导致它们的平流速度增加34%，如由正常速度轨迹所确定的。这种平流速度的增加使得传播波与滚转模式相互作用的时间更少。这导致更少的能量传递和传播结构的更短的寿命，并且因此导致更少的雷诺应力产生，这导致阻力减小。
2007-01-23 physics.flu-dyn
Convective Heat Transfer and Pressure Drop Characteristics of Graphene-Water Nanofluids in Transitional Flow
以过渡流为研究对象，对石墨烯-水纳米流体的对流换热和流动特性进行了实验研究。以PVP为表面活性剂，采用两步法制备了不同质量分数（0.025%、0.1%和0.2%）的石墨烯-水纳米流体。通过测量纳米流体的粘度和热导率来进行热物理表征。对流特性的实验研究从层流到湍流制度。可以看出，在过渡区中的压降急剧增加，并且随着纳米颗粒浓度的增加，层流到湍流的过渡向较低的雷诺数转变。水的相变起始于2475雷诺数，而颗粒质量分数为0.2%的纳米流体的相变起始于2315雷诺数。纳米流体和水在层流中不同雷诺数和不同轴向位置下的平均传热系数和努塞尔数的增加几乎相同，这是由于传导增强机制在层流中对传热增加的主导作用。在层流状态下，Nusselt数的增强被观察到，表明热泳和布朗运动是更有效的传热增强机制。雷诺数为3950时，观察到最大传热增强为36%。
2020-09-22 physics.app-ph physics.flu-dyn
Sensitivity Analysis of Lift and Drag Coefficients for Flow over Elliptical Cylinders of Arbitrary Aspect Ratio and Angle of Attack using Neural Network
钝体绕流具有多种工程应用，因此，已经研究了几十年。升力和阻力系数在汽车、飞机、建筑物等许多部件的设计中具有重要的实际意义。这些系数随雷诺数和钝体几何参数的变化而显著变化。在这项研究中，我们分析了单一和串联椭圆柱的升力和阻力系数对圆柱展弦比，攻角，圆柱分离和流动雷诺数的敏感性。蒙特卡罗算法的灵敏度分析需要多次函数求值，这在高保真度的计算模拟中是不可行的。因此，我们训练多层感知器神经网络（MLPNN）使用计算流体动力学数据，以有效地估计升力和阻力系数。还给出了升力和阻力随控制参数变化的线图。本方法也适用于其它各种钝体构型的研究。
2021-10-28 physics.flu-dyn
Drag of a Heated Sphere at Low Reynolds Numbers in the Presence of Buoyancy
完全解决的模拟被用来量化的影响，在空间上固定的加热球形颗粒的阻力在低雷诺数（$Re$）的范围内$10^{-3} \le Re \le 10$在一个可变属性的流体中的浮力的存在下的热传递。从球体增加的热量包括两个方面，即Boussinesq近似成立的加热状态和它分解的状态。假设颗粒具有低Biot数，这意味着颗粒均匀地处于相同的温度并且没有内部温度梯度。将浮力与惯性力和粘性力按比例换算，得到两个相关的无量纲量，称为浮力诱导粘性雷诺数（$Re_{BV}$）和浮力诱导惯性雷诺数（$Re_{BI}$）。对于理想气体，$Re_{BV}$类似于格拉肖夫数（$Gr$）。没有对$Re_{BI}$（或等同于$Re_{BV}$）的大小进行假设。重力相对于自由流速度的方向的影响进行了检查。当弗劳德数（$Fr$）减小和/或球的温度增加时，观察到阻力系数值的大偏差。在对$Re_{BI}$和$Re$的适当约束下，在存在浮力（混合对流）的情况下，在低$Re$流中加热球体上的总阻力被示出为在10%误差内，在两个规范设置中计算的阻力的线性叠加：一个是在没有浮力（强制对流）的情况下稳定移动的加热球体上的阻力，另一个是自然对流。然而，温度变化对球体在强制对流和自然对流中的阻力的影响是显著的。
2020-09-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Explorative gradient method for active drag reduction of the fluidic pinball and slanted Ahmed body
我们解决了主动流量控制的挑战：许多驱动参数的优化，保证快速收敛，避免次优的局部极小值。这一挑战是由一个新的优化，称为探索梯度法（EGM）。EGM交替执行一个利用下坡单纯形步骤和一个探索拉丁超立方体采样迭代。因此，保证了基于梯度的方法的收敛速度，同时探索了更好的最小值。对于一个多模态试验函数的分析，EGM被证明是显着优于下坡单纯形法，随机重启变量，拉丁超立方抽样，蒙特卡罗迭代和遗传算法。EGM被应用于以三个圆柱旋转作为驱动参数的二维流体弹球基准的净阻力功率最小化。采用直接数值模拟的方法，在雷诺数为$100$的条件下，通过$40\%$减小了净阻力。这种最佳的驱动导致$98\%$阻力减少，采用柯恩达强迫的船尾和部分稳定的旋涡脱落。价格是与非受迫寄生阻力功率的$58\%$对应的致动能量。EGM还用于减小$35^\circ$倾斜Ahmed体的阻力，采用10个输入的分布定常吹气。$17\%$减阻是在基于Ahmed体高度的雷诺数$Re_H=1.9 \times 10^5$下使用雷诺平均Navier-Stokes模拟（RANS）实现的。最佳的驱动模仿船尾由向内定向吹的速度，这是可比的迎面而来的速度。我们期望EGM将被采用作为有效的优化器在许多未来的主动流量控制工厂。
2020-10-30 physics.flu-dyn
Breaking the Reynolds Analogy: Decoupling Turbulent Heat and Momentum Transport via Spanwise Wall Oscillation in Wall-Bounded Flow
本研究通过展向壁面振荡在湍流通道流中打破雷诺类比，实现优先增强传热而非阻力，为换热器优化提供新途径。
2023-12-20 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of Turbulent Channel Flow with Riblets at Low Reynolds Number
在这份报告中，我们简要地总结了设置和结果的直接数值模拟（DNS）的湍流槽道流与沟槽。DNS使用OpenFOAM进行，它允许使用非结构化网格。目前的结果在2015年欧洲减阻和流动控制会议上公布。
2017-07-25 physics.flu-dyn
Inertial effects on the interphase drag force and rheology of dilute suspensions of buoyant droplets at low Reynolds number
IFP Energies Nouvelles（法国石油研究院）
本文研究了低雷诺数下稀释浮力液滴悬浮液中惯性效应对界面摩擦力和流变学的影响，发现有效应力与相对速度、速度方差及其空间梯度的二次项相关。
2026-07-28 physics.flu-dyn
Characteristics of active and inactive motions in high-Reynolds-number turbulent boundary layers
本研究采用能量分解方案分析高雷诺数TBL数据集，发现附着涡的主动运动仅产生雷诺剪应力，而被动运动负责将流向动量从对数区输运至壁面，揭示了两者在阻力产生中的不同机制。
2024-04-29 physics.flu-dyn
Active flow control over a sphere using a smart morphable skin
本研究针对球体凹坑最优减阻深度随雷诺数变化的问题，设计了可精准调控凹坑深度的智能可变形球体，通过实验明确了凹坑深度与阻力、流动分离的关系，建立了宽雷诺数范围的自适应减阻控制模型，最高可减阻50%。
2024-05-14 physics.flu-dyn
An Inertial Cell Model for the Drag Force in Multi-phase Flow
本文提出了一种计算球体在集中系统中阻力系数的新模型。它是基于一个单元平均模型的斯托克斯制度结合物理动机外推到任意雷诺数。它可作为固液多相流Euler-Lagrange模型中孤立颗粒阻力系数的替代，相应的阻力也为Euler-Euler模型提供了床层动力学方程。
2014-12-24 physics.flu-dyn
Turbulent drag reduction through oscillating discs
采用直接数值模拟的方法，研究了槽道湍流在壁面齐平刚性圆盘振动作用下的变化。雷诺数为$R_τ$ = $180$，基于固定壁情况的摩擦速度和半通道高度。壁面强迫的主要作用是壁面剪应力的持续减小，最大可达20%。的盘直径，最大尖端速度，和振荡周期的参数研究，其目的是确定最佳的参数，保证最大的减阻和最大的净节能，计算考虑到所花费的功率来驱动盘。这可能是积极的，达到6%。Rosenblat粘性泵流量用于预测在湍流通道流中盘运动所花费的功率，并估计受到湍流再生制动效应的盘表面上的局部和瞬态区域，其中壁湍流在盘上施加工作。FIK恒等式表明壁面摩擦力的减小是由于两种不同的效应。一种效应与近壁振荡盘边界层对壁湍流的直接剪切作用有关，这导致湍流雷诺应力的衰减。另一种影响是由于盘间结构产生的附加盘流雷诺应力。湍流雷诺应力衰减对减阻的贡献取决于盘流边界层的穿透厚度，而细长结构的贡献则与最大测试盘直径的最大尖端速度和振荡周期的简单函数成线性关系，这一结果由Rosenblat流解提出。还简要讨论了光盘技术的未来适用性。
2014-04-22 physics.flu-dyn
Measurements of non-linear energy transfer in canonical and drag-reduced turbulent boundary layers
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；The University of Melbourne（墨尔本大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）
本研究用3D-PTV测量雷诺应力张量谱输运，验证了实验框架，首次分解ZPG TBL的非线性输运项，探究壁面强迫减阻对能量转移的影响，为减阻流动研究提供实验依据。
2026-08-04 physics.flu-dyn
The Reynolds-Averaged Vortex Force Map Method
King’s College London（伦敦国王学院）
本文提出雷诺平均涡力图方法，通过改进的涡力-压力项和雷诺应力项，实现对湍流、三维RANS流动的涡力图建模，并定量归因于特定涡旋结构。
2026-03-13 physics.flu-dyn
