Geometry of elastic hydrofracturing by injection of an over pressured non-Newtonian Fluid
对弹性各向同性介质中注入超压流体压裂裂缝的成核和扩展进行了实验研究。将非牛顿流体注入明胶中，假设明胶的力学性质在实验应变率下是各向同性的。线弹性理论预测，与明胶粘合断裂相关的塑性形变限于扩展裂缝尖端前方的一个小区域，并且当流体压力超过裂缝壁的法向应力时，扩展将保持（Chávez-Álvarez，2008）（即，最小压缩应力），导致单一模式I断裂几何形状。然而，我们观察到II型和III型裂缝的传播以及二次裂缝的成核，相对于初始裂缝具有倾斜至垂直的轨迹。在视频（http：//hdl.net.net/1813/14122）中，实验证据表明，断裂形状取决于明胶的粘弹性以及断裂扩展所实现的应变速率。
2009-10-19 physics.flu-dyn
Dynamics of fluid-driven fractures across material heterogeneities
该研究通过双层水凝胶实验与耦合模型，揭示了宏观材料非均匀性（层间韧性、刚度差）对流体驱动裂缝扩展动力学的调控机制，为层状地下储层的热与碳封存气候减缓策略提供了理论支撑。
2024-07-14 physics.flu-dyn
Numerical simulation of universal morphogenesis of fluid interface deformations driven by radiation pressure
我们报告从头计算模拟的流体界面变形引起的声或光辐射压力。这是通过同时求解标量波传播方程和两相流方程，使用边界元法。使用量纲分析，我们表明，界面变形形态是普遍的，即取决于相同的无量纲参数在声学和电磁学。我们数值研究了一些选定的现象-特别是形状的大变形，细长过渡和滞后-并与现有的和新的实验观察比较。数值模拟和实验之间的定性协议被发现时，波的传播和波引起的变形之间的相互作用被考虑在内。我们的研究结果表明，辐射压力的主导作用，在形态形成的流体界面变形和传播变形的相互作用的重要性。
2022-11-17 physics.flu-dyn
Finite amplitude wave propagation through bubbly fluids
该研究针对含气泡流体中有限振幅波的传播问题，分析了其高低频分量的不同演化特性，提出基于气泡溃灭速度的马赫数可平滑连接线性声速与理想激波速度两种极限情况，揭示了波速与空隙率的关联。
2023-08-21 physics.flu-dyn
Numerical Modeling of Pulse Wave Propagation in a Stenosed Artery using Two-Way Coupled Fluid Structure Interaction (FSI)
当心脏跳动时，它产生血压波动，导致通过移位动脉壁传播的脉搏波。这些波通过动脉树传播，并携带关于它们传播通过的介质的信息以及动脉树的几何形状的信息。脉搏波传导速度（PWV）可以作为一种无创的诊断工具来研究心血管系统的功能。动脉中的狭窄可以抑制脉搏波，导致传播脉搏的变化。因此，可以执行PWV分析以检测动脉中的狭窄区域。本文采用双向耦合流固耦合（FSI）方法对狭窄动脉中脉搏波的传播进行了数值研究。通过比较健康动脉的PWV模拟结果与理论值，验证了计算模型的有效性。使用壁位移的时空图将狭窄动脉中的脉搏波的传播与健康情况进行比较。PWV分析显示健康和狭窄动脉之间存在显著差异，包括传播波的衰减和由流动不稳定性引起的狭窄下游的高壁位移的产生。该方法可用于开发能够预测与狭窄变化相关的PWV特征的患者特定模型。从这些模型中获得的知识可能会增加这种方法在管理有狭窄发生风险的患者方面的效用。
2018-03-09 physics.flu-dyn
Bench-mark solution for a penny-shaped hydraulic fracture driven by a thinning fluid
本文给出了一个由变薄流体驱动的硬币形裂纹轴对称扩展问题的解。在水力压裂问题的修正公式的基础上，用质点速度代替传统的流量，得到了至少四位有效数字精度的解。这有助于在将问题简化为自相似形式后，在开始时适当地组织迭代。得到的数值结果显示相对较小的依赖性的自相似量（裂缝半径，传播速度，开口，颗粒速度，压力，流量）的行为指数的变稀流体。结果提供了基准点的准确性控制的真正的三维模拟器，它们用于分配一个表观粘度时，模拟稀释流体的行动，用一个等效的牛顿流体代替它。
2015-09-02 physics.flu-dyn
Dipole Propagation in Inhomogeneous Strongly Coupled Dusty Plasmas: A Viscoelastic Fluid Approach
本文用粘弹性流体模型研究非均匀强耦合尘埃等离子体中偶极子的传播，发现其动力学由介质弹性强度与涡旋环量强度的竞争决定，并揭示了平滑与尖锐密度界面下不同的结构形态演化。
2025-05-10 physics.flu-dyn
Wave propagation in stenotic vessels; theoretical analysis and comparison between 3D and 1D fluid-structure-interaction models
利用锥形血管中压力和速度波形的解析表达式，我们在频域中构建了狭窄血管中波传播的线性一维模型。我们证明，仅使用两个参数来近似缩窄的精确几何形状（狭窄的长度和程度），我们可以构建一个模型，该模型可以解析求解，并且可以以优异的精度近似原始血管在广泛的生理相关频率范围内的响应。然后，我们将1D结果与文献中的全3D FSI结果进行比较，以获得对应于理想狭窄颈动脉的参数。我们发现在心动周期内与体积流率的匹配非常好（小于$1\%$误差）。使用DNS模拟的结果来参数化狭窄区域中的速度分布，我们也可以预测压力分布，误差很小（几个百分点）。本文提出的方法可用于逼近任意形状的血管，并可扩展到覆盖整个心血管树。递归表达式使解决方案非常快速，并打开了进行灵敏度和不确定性量化研究的可能性，这些研究需要以最小的成本进行数千（甚至数百万）次模拟。
2019-05-10 physics.flu-dyn
Hyperbolic model of internal solitary waves in a three-layer stratified fluid
本文推导了一个新的双曲模型，描述了具有非静水压力分布的分层浅水中内波的传播。双曲线模型的构建是基于使用额外的“瞬时”变量。这使得人们可以减少色散的多层格林-Naghdi模型的一阶系统的演化方程。本文着重研究了在Boussinesq近似下附加中间层静水压力的非均匀底三层绕流。给出了三层流动方程的双曲性条件，并研究了行波解。基于所提出的双曲模型和色散模型，对内孤立波的产生和传播进行了数值计算，并与实验结果进行了比较。在所提出的三层双曲模型的框架内，数值研究了对称和非对称类孤子波的传播和相互作用。
2020-05-27 physics.flu-dyn
Meridional trapping and zonal propagation of inertial waves in a rotating fluid shell
惯性波在均匀的旋转流体中传播，构成了对更广泛的惯性重力波的挑战性和简化的案例研究，存在于所有地球物理和天体物理介质中，并负责能量昂贵的过程，如贯向和角动量混合。然而，一个完整的分析描述和理解内波在任意形状的封闭域，如海洋，或行星液核，仍然是失踪。在这项工作中，无粘，线性惯性波场的调查，通过三维射线跟踪球壳域，考虑到可能的海洋学应用。射线在这里被经典地解释为能量路径的代表。但与以前的研究相比，他们现在推出了一个非零的初始纬向分量，允许一个更现实的，本地化的强迫，和方位角不均匀性的发展。我们发现，双曲平面一般作为吸引子的射线轨迹的壳几何。此外，存在的轨迹，不受纬向捕获在这里观察到的第一次。它们的动力学没有被以前的纯双曲项研究所捕获，并揭示了一类新的可能的球壳惯性运动的解决方案。这两个观察到的行为揭示了一些新的光能量本地化的可能机制，一个关键的过程，仍然值得进一步研究，在我们的海洋，以及在其他分层，旋转介质。
2014-02-11 physics.flu-dyn
Fluid dynamics at arbitrary Knudsen on a base of Alexeev-Boltzmann equation: sound in a rarefied gas
本文从Alexeev广义Boltzmann动力学方程出发，利用重力场中分层气体的双侧分布函数，导出了流体力学型方程组。它被应用到超声波的传播和衰减的问题。所得到的系统的线性化版本进行了研究，并与Navier-Stokes在任意Knudsen数之一。本文探讨了稀薄气体中运动平面的产生问题，并与实验作了比较。在较宽的努森数范围内，预测的传播速度和衰减因子与实验结果吻合较好。
2006-08-11 physics.flu-dyn
Propagation of Shear Horizontal Acoustic Waves in a Quartz Plate with a Fluid Layer for Liquid Sensor Application
本文研究石英板与粘性流体层接触时SH声波的传播，基于Mindlin板理论和牛顿流体理论推导色散关系并给出长波近似解，为液体粘度或密度传感器设计提供理论依据。
2024-09-29 physics.app-ph physics.flu-dyn
The effect of Maxwellian fluid on wave propagation in porous media
本研究探讨了麦克斯韦流体对孔隙弹性介质中波传播的影响。基于分数阶导数应力-应变关系，得到了一个粘性耗散函数来衡量粘弹性流固耦合效应。利用粘性耗散函数，推导了分数阶导数Maxwell流体饱和多孔介质中弹性波的传播方程，给出了P波和S波的频散/衰减解析表达式。数值算例表明，分数阶导数Maxwell应变-应力关系对波速有显著影响，导致流固耦合从耗散状态向弹性状态转变。此外，预测的流体速度与振荡压力梯度下粘弹流体的实验室观察结果一致。结果表明，粘弹性流体效应可以解释实验室中观察到的速度振荡。该方法揭示了粘性流体和粘弹性流体在多孔介质中的动力学差异，对非常规油气勘探和理论研究具有重要意义。
2019-12-20 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Dynamics of front propagation in a compliant channel
前向传播系统提供了界面不稳定性和斑图形成的一些最基本的物理例子。然而，它们的非线性动力学很少得到解决。在这里，我们提出了一个实验研究的空气取代一个塌陷，顺应性通道内的粘性流体-模型系统肺气道重新开放。我们表明，遵守诱导指状不稳定性缺席的刚性通道，我们提出了第一次实验观察的反直觉的“推”行为先前预测的数值，其中空气压力的降低导致更快的流动。我们发现，推动模式是不稳定的，而且，空气-流体前的动力学涉及到一个显着的实验参数范围内的瞬态手指形状主机。
2019-06-04 physics.flu-dyn
Propagation of hydrodynamic interactions between particles in a compressible fluid
流体动力学相互作用的粘性扩散和声音传播传输：这两种机制的流体动力学相互作用的时间演变研究本文直接数值模拟。本文利用粒子速度相关性估计流体中两粒子系统的流体动力相互作用。在不可压缩流体中，流体动力相互作用以无限声速瞬时传播，随后是粘性扩散的时间演化。另一方面，在可压缩流体中，声音以有限的速度传播，这通过粘性扩散和声传播的时间尺度之间的数量级关系影响流体动力相互作用的时间演化。通过引入这些时间尺度的比率作为相互作用的压缩因子，来表征流体动力相互作用。
2013-03-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscous-elastic dynamics of power-law fluids within an elastic cylinder
在广泛的应用中，微流体通道在软衬底中实现。在流体惯性和可压缩性可忽略的这种构造中，流体在通道中的传播由流体粘度和周围固体的弹性之间的平衡来控制。由于粘性对系统状态的依赖性，弹性基底和非牛顿流体之间的粘弹性相互作用特别令人感兴趣。本文研究了蠕动流场中不可压缩非牛顿流体与细长线弹性柱体之间的流固耦合动力学问题。在考虑幂律流体的情况下，对弹性圆柱体采用薄壳近似，得到了一个非齐次p-Laplacian方程。我们提出了精确的解决方案的压力和变形场的各种初始和边界条件的剪切变稀和剪切增稠流体。我们表明，在对比斯托克斯的问题，在那里得到一个companimous支持的前剪切增稠流体，这里的粘度的作用是颠倒的，这样的前剪切变稀流体。此外，我们表明，对于一个步骤的情况下，在入口压力，前的传播速率有一个$t^{\frac{n}{n+1}}$依赖于时间（$t$），这表明有能力间接测量的幂律指数（$n$）的剪切变稀液体通过测量的弹性形变。
2018-12-06 physics.flu-dyn
Dynamic Cavitation Inception by Wave Propagation Across Solid-Fluid Interface with Varying Solid Surface Wettability
流固耦合（FSI）问题是一个重要的问题，因为它可能会导致严重的破坏结构。在一些流固耦合问题中，相互作用机制强烈依赖于穿过固-流界面的波的传播。在这项研究中，我们试图定量评估的固体表面润湿性的影响，波传播的固体-流体界面与流固耦合的情况下，纵波传播垂直向界面。在实验过程中，当水被固体缓冲器运动持续压缩时，由于透射拉伸波在缓冲器-水界面上的循环传播，出现了空化气泡。结果表明，界面润湿性边界条件可以改变波的传输行为，由于空化发生的变化。还证实润湿性越差，空化强度越大，缓冲器损失的能量与储存在水中的能量之间的差异越大。因此，空化初生对具有流固耦合的固-流界面处的波传播的影响可以通过考虑从固体到水的能量传递来定量评估。
2023-01-05 physics.app-ph physics.flu-dyn
Gravity current propagating against constant and pulsating counter flows
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；University of California at Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文研究二维重力流逆恒定与脉动反向流动的演化，揭示剪切驱动的KH涡卷和底壁差动平流引发的类RT不稳定性两个关键过程对重流体水平密度输运及盐水入侵建模的重要影响。
2025-11-10 physics.flu-dyn
Numerical analysis of wave propagation across Solid-Fluid interface with Fluid-Structure interaction in circular tube
工程结构中的流固耦合和波的传播会对管道系统或流体机械造成严重破坏，从而引发严重的事故。在这些现象中，结构损伤的机理取决于波在流固界面上的传播。以往的研究报道，固体-流体可动界面上的诱导压力值和经典的一维理论预测的值之间的分歧引起的二维波传播的影响。为了解决这个问题，在这项研究中，二维轴对称模拟的波传播通过固-流界面流固耦合进行。使用ANSYS Autodyn进行模拟，固体采用拉格朗日求解器，水采用欧拉求解器。结果表明，管的动态效应和水的惯性引起的径向波传播影响固液界面上的峰值压力。由于管壁和流体膨胀的惯性作用，压力峰值在管壁附近衰减。通过计算平均压力和轴向应力，将模拟的峰值压力与一维声学理论计算的峰值压力进行比较，结果表明，传输压力的过渡区位于固液界面之后。在该区域，传输的峰值压力可能超过由一维声学理论预测的值。过渡区从界面起沿轴向取向。此外，从安全工程的角度来看，建议通过无侧限流体中的法向波速，用一维声学理论预测传输的峰值压力，尽管用Korteweg速度可以足够准确地预测封闭流体的管中产生的周向应力。
2020-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.flu-dyn
Invariant barriers to reactive front propagation in fluid flows
我们目前的理论和实验上的动态反应前线在二维，涡占主导地位的流动，时间无关的和周期性驱动的情况下。我们发现，前的传播过程是由单侧的障碍，要么是固定在实验室的框架（时间无关流）或周期性振荡（周期性驱动流）。我们称这些障碍\emph{burning invariant manifolds}（BIM），因为他们的作用在前面的传播是类似的不变流形的被动杂质的运输和混合下平流。从理论上讲，BIM出现从动力系统的方法时，对流反应扩散动力学被改写为一个常微分方程的前元素动力学。在实验上，我们测量的几个实验室流量的BIM的位置，并确认其作用的障碍前传播。
2012-03-07 nlin.CD physics.flu-dyn
Biot's theory of propagation of elastic waves in a fluid-saturated porous solid revisited: introduction of non-zero boundary slip velocity
由于恒定滑移速度的物理不一致假设，本文已被作者撤回，取而代之的是一个新的改进模型- physics/0201045。
2002-01-24 physics.flu-dyn physics.geo-ph physics.med-ph
Stochastic fluids with transport noise: Approximating diffusion from data using SVD and ensemble forecast back-propagation
本文提出两种标定随机流体SPDE扩散项的方法：基于SVD与Biot-Savart定律的方法，以及通过集合预报反向传播最小化CRPS的方法，并在理想化涡方法场景中验证了其有效性。
2024-05-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Notes on Propagation of 3D Buoyant Fluid-Driven Cracks
岩浆驱动断裂是岩浆侵位的主要机制。一个基本的问题是释放的流体如何控制三维的传播动力学和裂缝几何形状（深度和宽度）。明胶中的模拟实验表明，裂缝宽度保持几乎静止时，在骨折头（宽度控制）的过程中占主导地位的固体韧性，而粘性流体耗散是占主导地位的骨折尾部。我们的模型传播所产生的浮力，指状骨折的固定宽度与缓慢变化的开口沿裂纹长度。在水平横截面中对流体加载的弹性响应是局部的，并且可以类似于水力压裂的经典Perkins-Kern-Nordgren（PKN）模型来处理。指状裂纹的扩展条件是基于平衡的整体能量释放率，由于单位裂纹扩展与岩石断裂韧性。它使我们能够将尖端的净流体压力与裂缝宽度和岩石韧性联系起来。不像横向传播PKN骨折，宽度是已知的先验，指状垂直上升的骨折的最终宽度是在骨折头的过程的结果。由于头部比尾部开放得多，因此头部中的粘性压降可以忽略不计，从而导致Weertman流体静力脉冲的3D模拟。这需要放松PKN模型在骨折头中的局部弹性假设。因此，我们解决了宽度，然后匹配的粘性为主的尾部与三维，韧性为主的头部，以获得一个完整的封闭形式的解决方案。然后，我们分析了浮力驱动的裂缝扩展的条件下，连续注入或有限体积释放的参数代表低粘度岩浆筑堤。
2022-08-31 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Finite-time barriers to front propagation in two-dimensional fluid flows
最近的理论和实验研究已经证明了某些不变流形的作用，称为燃烧不变流形（BIM），作为单向动力学障碍的流动流体中传播的反应前沿。这些屏障在二维流体流动中形成一维曲线。在以前的研究中，流体速度场被要求是时间无关的或时间周期性的。在本研究中，我们开发了一种方法来识别突出的单向障碍，仅基于流体速度数据在有限的时间间隔，这可能具有任意的时间依赖性。我们称这样的障碍燃烧拉格朗日相干结构（bLCS）在类比拉格朗日相干结构（LCS）中常用的被动平流。我们的方法是基于LCS的变分公式，使用Farazmand，Blazevski和Haller在被动平流的背景下引入的固定“拉格朗日切变”曲线[Physica D 278-279，44（2014）]。我们数值验证了我们的技术，证明了bLCS密切跟踪BIM的时间无关，双涡通道流与相反的“风”。
2015-03-27 nlin.PS physics.flu-dyn
Acoustic wave propagation in a macroscopically inhomogeneous porous medium saturated by a fluid
导出了宏观非均匀多孔介质中流体饱和时的运动方程。作为这些方程的有效性的第一个验证，两层刚性框架多孔系统被视为一个单一的多孔层的物理性质的突变进行了研究。一个简单的波动方程推导和解决这个系统。反射和透射系数的数值计算使用波分裂格林函数方法（WS-GF）。模拟了反射波和透射波时程。通过空气饱和的材料所获得的实验结果进行比较，通过这种方法和经典的传递矩阵法（TMM）的结果。
2006-06-08 physics.flu-dyn physics.gen-ph
A variational volume-of-fluid approach for front propagation
提出了一种变体积流体（VVOF）方法来求解曲率相关速度下的界面演化问题。使用Scardovelli和Zaleski [1]的解析关系对界面进行几何重建，并使用Weymouth和Yue（WY）[2]的算法进行体积分数的平流，并采用一种技术来纳入体积守恒约束。所提出的方法具有简单的实施和直接扩展到更复杂的系统的优点。用VVOF方法对传统水平集方法研究的典型曲线曲面进行了测试，并将测试结果与现有的水平集方法进行了比较。
2023-02-24 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
On the theory of Biot-patchy-squirt mechanism for wave propagation in partially saturated double-porosity medium
储集岩通常由被多种流体饱和的相干非均质多孔基质组成。在长波长范围内，固体骨架复合材料通常被视为均匀介质。然而，在颗粒尺度或高加载速率下，非均质内部界面处的非均匀流体流动对波的频散和衰减起着至关重要的作用。半饱和裂隙岩石中波的传播问题是一个具有挑战性的问题，也是地学界的一个热点问题。在这里，我们提出了一个生物补丁喷射（BIPS）模型来描述波的频散/衰减的裂隙孔隙弹性介质饱和的两个不混溶流体。BIPS模型将局部流体界面流动（LFIF）和喷射流动机制同时纳入全局流体流动中。理论分析表明，粘性耗散、喷流和斑片状界面振动引起的波衰减是不同的。BIPS与Biot理论、喷射和LFIF模型本质一致，并在极限条件下归结为上述机理。数值结果表明，LFIF和喷流的耦合对纵波的频散和衰减有着重要的影响。与实验数据的比较表明，BIPS模型是计算可靠的，在合理的实验数据吻合。该研究加深了我们对天然储层岩石中波传播的基本物理的理解，并推动了三重频散/衰减机制在地球深部波速估计中的潜在应用。
2021-09-20 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Propagation of singularities by Osgood vector fields and for 2D inviscid incompressible fluids
我们表明，某些奇异结构（Hölderian尖点和温和的分歧）运输的流动所产生的同胚的Osgood速度场。这些奇点的结构是有关的速度的连续性模量和结果被证明是尖锐的意义上说，稍微更奇异的结构一般不能传播。对于二维欧拉方程，我们证明了某些奇异结构被保存的运动，例如系统的$\log\log_+(1/|x|)$涡（和那些稍微不那么奇异）旅行与流体在一个非线性的方式，有界扰动。我们还给出了弱欧拉解远离其奇异集的稳定性结果。
2022-03-29 math.AP math.CA physics.flu-dyn
Phenomenological model of propagation of the elastic waves in a fluid-saturated porous solid with non-zero boundary slip velocity
Zhu & Granick [Phys. Rev. Lett. 87，096105（2001）]最近通过实验确定了在牛顿液体中存在边界滑移。他们报告了几微米量级的滑移长度的典型值。在此基础上，研究了Biot提出的流体饱和多孔介质中弹性波传播理论中引入边界滑移的影响。新的模型应允许适合的情况下，当Biot的理论失败的实验地震数据，作为引入的滑移速度频率的现象学依赖性，这是基于强大的物理参数，增加了一个额外的自由度的模型。实际上，在中频域，旋波和旋波的衰减系数都高于Biot理论值，这与实验数据定性一致。因此，边界滑移的引入产生三方面的好处：（A）由于模型的参数空间更大（包括边界滑移的影响），理论与实验数据更好的一致性;（B）识别多孔介质类型和边界滑移重要的物理情况的可能性;（C）约束与边界滑移相关的模型参数。
2002-05-28 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Non-Steady wall-bounded flows of viscoelastic fluids under periodic forcing
本文研究了粘弹性流体在周期性强迫作用下的管内振荡流动问题。从线性Oldrophil-B模型出发，在频域得到了广义达西定律，并导出了动态渗透率与流体参数和强迫频率的关系的显式表达式。在粘弹性和牛顿流体中的先前结果在这里被证明是我们的结果的特殊情况。在我们计算的基础上，给出了一个可能的解释所观察到的阻尼的局部动力响应的强迫频率增加。与最近粘弹性介质中波传播的实验研究很好的拟合在这里展出。研究了声波在直管内粘弹性介质中的传播。特别地，我们得到了弱可压缩流的局部动力响应。
2013-01-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Metaphoric optical computing of fluid dynamics
我们提出的理论和数值证据表明，自散焦的非线性光学传播可以用来计算欧拉流体动力学和可能的Navier-Stokes流体动力学。特别地，利用非线性薛定谔方程数值模拟了双涡和障碍物后卡门涡街这两种著名的粘性流体现象。
2006-04-18 physics.flu-dyn physics.optics
Fracture Propagation Driven by Fluid Outflow from a Low-permeability Aquifer
深层盐水层如果不泄漏，是有希望的二氧化碳封存地质水库。盖层的完整性提供了无渗漏。然而，CO2注入作业可能会改变地质力学应力，并导致盖层破裂。我们提出了一个模型的裂缝在盖层中的传播驱动的流体从低渗透性含水层的外流。我们表明，为了描述裂缝的扩展，有必要解决含水层中的压力扩散问题。我们解决了这个问题的二维域的数值，并表明，经过一个相对较短的时间，解决方案是接近的一维问题，可以解决解析。我们使用水力压裂文献中导出的关系，将裂缝的宽度与其长度和流入裂缝的流量联系起来，这使我们能够获得裂缝长度作为时间函数的解析表达式。使用这些结果，我们预测的传播一个假设的裂缝在萨拉赫CO2注入现场一样快，一个典型的水力压裂。我们还表明，流体静力学和地质静力学的影响，导致增加的驱动力的裂缝传播，因此，我们的解决方案作为一个估计从下面。数值估计表明，如果出现裂缝，它很可能会成为CO2泄漏的通道。
2014-03-16 physics.chem-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Universal hydrofracturing algorithm for shear-thinning fluids: particle velocity based simulation
本文将牛顿流体的一种通用的基于粒子速度的水力裂缝模拟算法推广到剪切变稀流体。该方案不限于任何特定的弹性算子或裂纹扩展制度。计算是基于两个因变量：裂纹的开口和约化的粒子速度。后者的应用有利于利用Stefan型的局部条件（速度方程）来追踪裂缝前缘。该条件是在一个一般的显式形式，它涉及到裂纹扩展速度（和裂纹长度）的解决方案尖端渐近。模块化结构的利用，以及其基本块的自适应特性，导致灵活的数值方案。所提出的算法的计算精度进行了验证对一些分析基准解决方案。
2015-10-07 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Notes on Hydraulic Fracture Mechanics
这些注释说明了水力裂缝（HF）扩展的机理。在第一部分中，我们专注于不同的物理机制（流体和固体中的耗散，裂缝中的流体储存及其与渗透性岩石的交换，裂缝弹性）如何在裂缝尖端附近表现出来，并导致一个“动物园”的裂缝扩展机制，对应于取决于材料参数和裂缝扩展速度的主导机制的不同耦合。在第二部分中，我们说明了如何不同的近端制度规定的传播有限裂缝的简单几何形状（例如二维平面应变，或三维径向裂纹）的裂纹中心的流体注入驱动。这些笔记不是对这个主题的研究的回顾，在过去的20年左右，这个主题已经引起了巨大的兴趣（关于回顾，请参见，例如，Detournay [2016]）;而是试图以简单且符合逻辑的方式介绍HF的力学和物理学，从断裂尖端到有限断裂扩展。
2022-09-24 physics.flu-dyn physics.geo-ph
A phase-field modeling approach of fracture propagation in poroelastic media
本文提出了一种多孔弹性介质中裂缝的相场模型。基于经典的Biot孔隙弹性理论对多孔介质进行了建模，并采用相场模型控制破裂行为。此外，裂缝扩展是由弹性能量驱动的，其中相场被用作插值函数，以将流体性质从完整介质过渡到完全破裂介质。我们使用隔离（交错）方案，并在Comsol Multiphysics中实现我们的方法。所提出的模型进行了验证，单相固体受到拉伸和一个2D试样受到增加的内压。我们还比较了我们的结果与解析解。最后，我们展示了二维和三维的内部流体注入的例子来说明所提出的方法的能力。
2019-02-14 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Prediction of Ultrasonic Guided Wave Propagation in Solid-fluid and their Interface under Uncertainty using Machine Learning
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Helmut Schmidt University（赫尔穆特·施密特大学）
本文针对固-流及其界面中超声导波传播的不确定性预测问题，提出结合高斯过程回归与卷积神经网络的方法，通过单片耦合声-弹性波方程生成训练图像并进行高质量波型预测，实现了对WpFSI问题的准确预测。
2021-03-30 cs.LG eess.SP physics.flu-dyn
Effect of an interstitial fluid on the dynamics of three-dimensional granular media
机械能在颗粒材料中的传播近年来得到了深入的研究，因为从地质学到建筑物和结构的冲击缓解和保护，广泛的领域都有与这种现象相关的过程。在本文中，我们实验探索的影响，间隙流体的动力学的机械脉冲在受控的约束压力下的颗粒填料的传播。实验结果表明，在湿颗粒之间的接触尺度的弹流机制的发生。我们描述我们的结果在一个有效的介质理论，包括粘性流体的存在。最后，我们研究了颗粒堆积的非线性衰减作为脉冲幅度的函数。我们的观察结果表明，可以通过调整间隙液的粘度高于阈值，在该阈值处，弹性流体动力学相互作用克服了由于限制的弹性排斥，来阻止材料的软化。
2019-04-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Propagation of nonlinear waves in a rarefied bubbly flow
本文考虑了描述稀薄泡状流体中非线性浓度波传播的一维Russo-Smereka动力学方程。减少有限分量系统的模型推导。根据动力学方程的双曲性，研究了泡状流的稳定性。给出了该模型的守恒形式，并给出了初值不连续的Cauchy问题的数值解。
2014-01-29 nlin.SI physics.flu-dyn
Predicting waves in fluids with deep neural network
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
在本文中，我们提出了一种深度学习技术，用于流体介质中波传播的数据驱动预测。该技术依赖于基于注意力的卷积递归自动编码器网络（AB-CRAN）。为了构建波传播数据的低维表示，我们采用了基于去噪的卷积自动编码器。具有基于注意力的长短期记忆细胞的AB-CRAN架构形成了我们的深度神经网络模型，用于低维特征的时间推进。我们评估所提出的AB-CRAN框架对标准的递归神经网络的波传播的低维学习。为了证明AB-CRAN模型的有效性，我们考虑三个基准问题，即一维线性对流，非线性粘性Burgers方程，和二维圣维南浅水系统。使用基准问题的时空数据集，我们的新AB-CRAN架构准确地捕获波的振幅，并保留了长时间范围内的解决方案的波的特性。与具有长短期记忆细胞的标准递归神经网络相比，基于注意力的序列到序列网络增加了预测的时间范围。去噪自编码器进一步降低了预测的均方误差，提高了参数空间的泛化能力。
2022-06-13 cs.LG physics.flu-dyn
Hydraulic Fracture Propagation in Naturally Fractured Reservoirs: Complex Fracture or Fracture Networks
了解天然裂缝性储层中流体驱动水力压裂的行为对于地热能和非常规储层的开发至关重要。本研究提出了一个完全耦合的数值模型来研究水力传播在天然裂缝性油藏，随着现场观测的全面讨论。结果表明，与我们通常的看法相反，“复杂裂缝”而不是“裂缝网络”是这些天然裂缝性储层的常态
2019-09-30 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Wave propagation through periodic arrays of freely floating rectangular floes
研究了自由漂浮矩形浮冰周期性阵列中二维小振幅波的传播，采用无粘性线性波理论，分析了浮冰间流体共振对特定频率波传播的影响，通过布洛赫-弗洛凯理论和积分方程求解，推导了频率与波数的散射关系。
2026-03-16 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Measurement of nonequilibrium vortex propagation dynamics in a nonlinear medium
本文通过可变长度非线性流体槽实验，测量了光涡旋随传播距离的非平衡动力学，量化了倾斜核心进动与核心锐化，并通过与模拟对比确定了等效无量纲非线性系数。
2024-03-29 cond-mat.other nlin.PS physics.flu-dyn
Complete numerical description of the laser-induced thermal profile in a liquid, to explain complex self-induced diffraction patterns
在过去，激光在具有热传递的流体中的传播已经使用简单的传导和对流条件来建模，从而产生不准确的预测。在这里，我们提出了一个详细的数值研究描述的流体的热分布和它与激光的相互作用。此外，我们评估的衍射场在远场产生的泵浦光束在流体中的冲击和获得的干涉图案垂直于传播方向来测试我们的模型。实验结果和数值模拟之间的直接比较允许从激光到液体的能量传递和随后的激光传播的效果的完整的理解。利用我们的模型，观察并解释了从小相位衍射到像差控制衍射再到衍射振荡的空间自相位调制和传播控制。
2022-08-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.optics
Non-Newtonian Properties of Relativistic Fluids
我们表明，相对论流体的行为作为非牛顿流体。首先，我们讨论了扩散方程中的非因果传播问题，并引入了修正的Maxwell-Cattaneo-Vernotte（MCV）方程。利用修正的MCV方程，我们得到了因果耗散相对论（CDR）流体动力学，其中不存在无限速度的非物理传播。我们进一步指出，违反因果关系和不稳定性的问题是密切相关的，相对论性的纳维-斯托克斯方程作为相对论性流体理论是不够的。最后，讨论了计算CDR流体动力学输运系数的新的微观公式。微观公式的结果与玻尔兹曼方程的结果一致，即，格拉德矩法。
2010-09-23 cond-mat.stat-mech hep-ph nucl-th
A novel hydraulic fractures growth formulation
研究了轴对称条件下不可渗透线弹性介质中流体驱动裂纹的扩展问题。在裂缝内部施加压力的流体是不可压缩的牛顿流体，并且允许其前缘滞后于扩展的裂缝尖端。尖端腔被认为是由恒定压力下的流体蒸汽填充的，其远场约束应力的值可以忽略不计。本文提出了一种新的算法，它能够跟踪流体和裂缝前缘的演化。特别是，断裂跟踪接地最近的粘性正则化的准静态裂纹扩展问题作为一个标准的耗散系统。它允许一个简单而有效的近似的裂缝前缘速度施加格里菲斯的标准在每个传播步骤。此外，对于每个新的裂缝构型，必须求解积分微分方程的非线性系。它是由裂纹张开度与流体压力之间存在的非局部弹性关系以及控制裂纹内流体流动的非线性润滑方程引起的。
2020-10-30 cs.CE cs.NA math.NA
Nonlinear propagation and control of acoustic waves in phononic superlattices
研究了强声波在一维声子晶体中的传播。该介质是一种结构化流体，由具有交替线性声学特性和二次非线性系数的流体层的周期性阵列形成。层之间的间隔是波长的数量级，因此布拉格效应，如带隙出现。我们发现，强色散和非线性之间的相互作用导致波传播的新的情况。当非线性产生的谐波位于带隙内或带隙附近时，均匀介质中强声波典型的经典波形失真过程可以被强烈地改变。这允许工程师的可能性介质，以获得特定的波形。这方面的例子包括设计具有有效（例如立方）非线性的介质，或极端线性介质（其中失真可以被消除）。所提出的想法打开了一条通往控制声波传播的非线性制度。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.flu-dyn
Radial propagation of geodesic acoustic modes
GAM群速度的估计从径向自由能通量的比率，总的自由能应用回旋和双流体理论。这种方法比直接计算群速度的方法更鲁棒，并且可以推广到包括额外的物理学，例如磁几何学。用陀螺动力学程序GYRO [J. Candy和R. E. Waltz，J. Comp. Phys. 186，pp. 545-581（2003）]、双流体代码NLET [K. Hallatschek和A. Zeiler，Physics of Plasmas 7，pp. 2554-2564（2000）]和分析计算。在讨论实验观察到的GAM活动的窗口以及线性理论和实验GAM频率之间的匹配时，必须记住GAM传播。
2009-10-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Remarks on the principles of statistical fluid mechanics
这是一个特殊的调查统计流体力学中心的霍普夫泛函微分方程。本文以Burgers方程为例，评述了湍流理论中的几种泛函积分方法.我们特别注意到，一些重要的贡献已经带来了研究工作的波在随机介质中的传播，其中弗里希也不例外。我们还讨论了一个特定的有限维近似的Burgers方程。
2022-01-13 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Molecular Hydrodynamics: Vortex Formation and Sound Wave Propagation
在本研究中，在分子水平上的二维流体的流体动力学描述的定量可行性测试进行，无论是相对于长度和时间尺度。使用高分辨率的流体速度数据从广泛的分子动力学模拟，我们计算的横向和纵向分量的速度场的Helmholtz分解，并将它们与线性化的Navier-Stokes（LNS）方程与时间相关的输运系数。通过调查的涡旋动力学和声波的传播，这些领域的组成部分，我们确认的LNS描述的有效性的时间相当于或大于几个平均碰撞时间。LNS描述仍然在较小的时间准确地再现了横向速度场，但它未能预测在纵向速度场中可见的分子起源的特征图案。基于这些观察，我们验证了模式耦合方法的主要假设。速度自相关函数可以表示在流体速度场和标记的颗粒分布的假设被发现是非常准确的，即使是相当或小于平均碰撞时间的时间。这表明，流体力学模式的描述仍然有效的分子尺度。
2018-01-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Testing Non-commutative QED, Constructing Non-commutative MHD
非对易性对电磁波的影响违反了洛伦兹不变性：在存在背景磁感应场b的情况下，横向于b的传播速度不同于c，而沿b的传播速度不变。原则上，这允许通过迈克尔逊-莫雷干涉法进行测试。我们还研究了在另一种情况下的非对易性，通过构建理论描述一个带电的流体在一个强磁场，这迫使流体粒子到他们的最低朗道水平，并呈现流体动力学非对易性，与Moyal产品的背景磁场确定。
2001-08-02 hep-ph hep-th physics.flu-dyn
Geometric variational approach to the dynamics of porous media filled with incompressible fluid
我们推导出充满不可压缩流体的多孔介质的动力学运动方程。我们使用变分方法与拉格朗日写的总和的条款代表的动能和势能的弹性矩阵，和动能的流体，通过不可压缩性的约束耦合。作为该方法的一个例子，弹性矩阵和流体的运动方程推导出在空间（欧拉）框架。这种方法例如对于生物问题是相关的，例如水中的海绵，其中弹性多孔介质是高度柔性的，并且流体的运动在整个系统的运动中具有“主要”作用。然后，我们分析的线性化运动方程描述波通过介质的传播。特别地，我们推导了S波和P波在各向同性介质中的传播。我们还分析了波动方程的稳定性准则，并证明了它们与弹性矩阵的物理条件是等价的。最后，我们表明，著名的Biot方程的波在多孔介质中得到的某些值的参数在我们的模型。
2020-07-06 math.DS nlin.CD physics.flu-dyn
Quasinormal modes and classical wave propagation in analogue black holes
黑洞的许多性质可以在实验室中通过声波的传播使用声学模拟来研究。我们详细研究了声波在旋转声（2+1）维黑洞中的传播，它对应于"排水浴缸“的流体流动。我们计算了该系统的准正规模频率，并讨论了后期的幂律尾。由于能区的存在，旋转声黑洞中的波可以被超辐射放大。我们计算了声学黑洞炸弹（相当于Press-Teukolsky黑洞炸弹）的超辐射反射系数和不稳定时间尺度。最后，我们讨论了非旋转正则声学黑洞中的准正规模和晚时尾，对应于不可压缩的球对称（3+1）维流体流。
2004-11-20 astro-ph gr-qc hep-ph
Matter wave speckle observed in an out-of-equilibrium quantum fluid
我们报告了自由膨胀的湍流玻色-爱因斯坦凝聚体和光学散斑图案传播的直接比较结果。我们发现这两种现象的空间传播具有非常相似的统计特性。计算出的二阶相关连同每个系统的典型相关长度被用来比较和证实我们的观察。我们相信，在膨胀的湍流量子气体和移动的光学斑点之间存在的密切相似性，可能会成为一个令人兴奋的新的研究领域，研究无序的量子物质。
2019-01-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
High Fidelity Modeling of Aerosol Pathogen Propagation in Built Environments with Moving Pedestrians
提出了一个高保真度的模型，通过气溶胶中存在的移动行人的病原体的传播。其关键思想是计算流体动力学和计算人群动力学的紧密耦合，以捕捉空间和时间上的病原体负荷的排放、运输和吸入。一个例子模拟病原体在一个狭窄的走廊与移动的行人传播清楚地表明，行人运动对气流的相当大的影响，因此对病原体的传播和潜在的传染性。
2020-09-07 math.OC physics.bio-ph physics.flu-dyn
