Water entry and exit of 2D and axisymmetric bodies
本文致力于发展一个数值模型的水冲击的二维（2D）和轴对称机构与强加的运动。这项工作是第一步，实现了一个2D+T程序用于分析飞机开沟。该问题是在无粘性和不可压缩流体的假设下研究的，这是由一个完全非线性边界条件的自由表面的势流模型建模。非定常边界值问题的自由表面的数值求解通过边界元法，耦合到一个简化的有限元方法来描述射流的最薄的部分。该研究旨在描述进入和退出阶段。具体的数值解的开发，以解决出口阶段，并提高模型的稳定性。结果提出的自由表面形状，压力分布和水动力载荷作用在碰撞体。该模型用于研究二维楔形体和轴对称圆锥体的入水和出水，其数值或实验结果可在文献中找到。数值研究表明，所提出的模型准确地模拟了入口和出口阶段。对于出口阶段，它表明，所提出的模型，是完全非线性的，提供了一个更好的预测的负载和润湿面积相比，简化（分析）的方法。重力的影响，通常在文献中提供的方法中缺失，也进行了研究，显示它们是相当重要的，特别是在出口阶段。
2021-05-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Nanosecond DBD-Induced Shock and Thermal Perturbations on Blunt Bodies in Hypersonic Flow
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
研究纳秒脉冲介质阻挡放电等离子体致动器对钝体的作用，通过实验表征相关压力和热扰动，揭示不同扰动机制及影响因素。
2026-07-07 physics.flu-dyn
Stability of Axisymmetric Pendular Rings
本文基于二阶变分的Weierstrass表示，建立了具有一般型极小化和约束二维泛函，自由端点可沿两条给定平面曲线移动的等周问题稳定性的非谱理论.本文将这一理论应用于两个无重力固体之间的轴对称摆环，以确定具有自由接触线的摆环的稳定性。对于悬链面和圆柱面以及不同的固体形状，我们确定了稳定域。另一个板块（波状体、结节状体和球体）被认为是在两个板块之间的一个简单的装置中。找到了有拐点和无拐点的稳定波状半月板的存在条件。
2014-03-27 physics.flu-dyn
Centreline shock reflection phenomena for Supersonic Internal Flows in the non-Rankine-Hugoniot zone: Overexpanded Supersonic Microjets
本文数值研究了过度膨胀轴对称微射流中的中心线激波反射现象，发现显著粘性可导致无粘理论不允许的三激波到两激波结构转变，并从数学角度预测了入射激波的纵向曲率。
2022-12-09 physics.flu-dyn
Experimental Investigation of Shock Wave Surfing
在GALCIT马赫数为4.0的路德维希管中对激波冲浪进行了实验研究。冲击波冲浪发生在次级自由体跟随初级自由体形成的弓形冲击之后;冲击波冲浪的一个例子发生在陨石破碎期间。目前研究中的自由体是尼龙球。在Ludwieg管中的每次运行期间，使用高速相机来捕获一系列纹影图像;使用边缘跟踪软件来测量每个球体的位置。速度和加速度是通过处理位置数据得到的。两个球体的半径比和初始取向在测试矩阵中是变化的。球体半径比和初始重心夹角的变化对系统的动力学行为有显著影响。每个流体动力学视频中的气流是从左到右的。马赫数为4.0，每次运行的总压力约为200 kPa。每次运行开始时，球体被拴在一起，没有流动。水流来了，绳子很快就断了。然后，球体是自由体，其主导力是球体表面周围的压力分布，在次级球体的情况下，该压力分布受到冲击波相互作用的强烈操纵。重力不是一个相当大的体力，因为在这些实验中的测试时间很短。可以看到次级球体受到初级体的弓形激波的影响，形成了非常漂亮的轨迹。使用AMROC代码从模拟中获得计算图像。对两个自由飞行的物体进行了全三维模拟，假定为无粘流，从而根据所受的瞬时气动力计算出每个球体的轨迹。
2010-10-18 physics.flu-dyn
Loss of Axial Symmetry in Hypersonic Flows over Conical Shapes
本研究结合三层理论/线性稳定性分析与DSMC方法，发现马赫数16下锥形高超声速流动存在n=1的非轴对称放大模态，且三维模拟与轴对称模拟在双锥分离区流动结构上存在显著差异，揭示了轴对称假设的局限性。
2024-07-09 physics.flu-dyn
Interaction of two high Reynolds number axisymmetric turbulent wakes
湍流轴对称尾流之间的相互作用在许多工业应用中起着重要的作用，特别是在风力发电场的建模中。虽然轴对称板尾流中存在的非平衡高雷诺数标度已被证明可以修改单个尾流的平均流向标度，但很少有人注意它们在尾流相互作用方面的后果。我们提出了一个实验装置，测试非平衡湍流的存在下，使用两个钝体之间的速度波动的流向变化面临的层流。我们在风洞中用热线风速仪研究了两组不同的平板（一组具有规则的周边，另一组具有不规则的周边）。通过获得不同板分离的流向剖面，并确定每个分离的尾流相互作用长度，可以表明它们之间的相互作用与非平衡标度是一致的。这项工作也概括了以前的研究有关的相互作用的平面尾流，包括轴对称尾流。我们发现，一个简单的数学表达式的尾迹相互作用长度的基础上非平衡湍流缩放可以用来崩溃的流向发展的第二，第三和第四时刻的流向波动速度。
2021-03-26 physics.flu-dyn
Unsteady pulsating flowfield over spiked axisymmetric forebody at hypersonic flows
本文给出了在两种不同的雷诺数（$Re_D = 0.76 \times 10^6$和$3.05 \times 10^6$）下，自由飞行马赫数为$M_\infty = 8.16$的轴对称带突尖锥的平板圆柱绕流的实验观测结果。此外，模态分析纹影图像上进行了解与非定常压力测量平行的流动动力学。$[l/D]=1$的长度与基体直径之比的突出尖峰产生了一种称为“脉动”的熟悉的非定常流场。计算了两种不同$Re_D$工况下的压力载荷和脉动强度。在高和低ReD情况之间，在两个参数中观察到98.24%的最大下降。根据分析，注意到脉动特性的差异，这是由两个涡流区引起的，每个涡流区都是由两个“$λ$”激波系统引起的，这些激波是在基体前方的“塌陷”阶段形成的。从$λ$ -激波的三个点脱落的涡与旋转驻波的相互作用，有助于非对称的高压加载和对平面柱体上的激波脉动的观察。涡的相互作用形成第二个主要的空间模式与时间模式进行无量纲频率（$f_2D/u_\infty \approx 0.34$）几乎两倍的基频（$f_1D/u_\infty \approx 0.17$）。所观察到的频率是不变的，无论红色的情况下。然而，对于高频范围，观察到谱压衰减分别遵循低和高$Re_D$情况下的逆和-7/3定律。
2021-12-19 physics.flu-dyn
The flow gradients in the vicinity of a shock wave for a thermodynamically imperfect gas
本文研究了定常激波附近具有任意热力学性质的非粘性非导热气体的超声速涡平面和轴对称流动。采用描述间断面外气体流动的微分方程和间断处的动力相容条件。激波附近的气流不均匀性由激波表面上一点处的气体动力学参数的空间导数来描述。这些参数是气体压力、密度、速度矢量。考虑了关于流线方向和法线方向以及激波面方向和法线方向的导数。所有气体动力学参数的空间导数通过沿流线的流动非等压因子、流线曲率、流动涡度和非等焓因子来表示。本文提出了一种计算激波下游气流的这些因素的算法.文中给出了不完全氧和理想气体的计算实例。计算了上游流量因子对下游流量因子的影响系数。作为上游马赫数为5的流动的示例，表明流动涡度因子受燃烧气体性质的影响最大。激波附近的气体流动由气体动力学参数等值线描述。均匀的平面和轴对称流的不同距离的对称轴线进行检查;等压线，等密度线，等压线和等倾线被用来描述下游流动背后的弯曲激波在不完美的气体。
2014-05-28 physics.flu-dyn
Closure mechanism of the A1 and A2 modes in jet screech
本文探讨了含激波射流中不同轴对称模态的尖叫闭合机理。虽然许多不连续的音调频率所表现出的尖叫射流可以与方位角模式的变化，迄今为止还没有解释的存在多个轴对称模式在不同的频率。本文正是提供了这样一种解释。如在以前的工作中所示，特定的波数产生于流中的波与激波的相互作用。这为驱动上游行波提供了新的路径，可以潜在地关闭谐振回路。使用局部平行和空间周期性的线性稳定性分析和波数谱的冲击细胞结构的预测表明，A1模式的共振是关闭的Kelvin-Helmholtz模式时产生的波相互作用的冲击细胞结构的领先波数。A2模式被由于开尔文-亥姆霍兹波和次级波数峰之间的相互作用而产生的波关闭，次级波数峰由激波单元波长的空间变化而产生。的预测结果显示，密切配合实验数据，并提供了可能的理由，每个模式的绝对不稳定的增长率的基础上的优势。
2021-07-13 physics.flu-dyn
Data-driven prediction of complex flow field over an axisymmetric body of revolution using Machine Learning
高效率、高精度地模拟轴对称旋转体（ABR）的绕流问题是工程设计的重要要求。在这篇文章中，ABR的流场预测使用机器学习（ML）算法，使用训练的ML模型作为替代经典的计算流体动力学（CFD）的方法。流场被近似为流场中位置的x和y坐标以及计算域入口处速度的函数。开发ML模型所需的数据来自基于高保真雷诺应力输运模型（RSTM）的模拟。使用验证来确定训练的ML模型的最佳超参数。经过训练的ML模型可以快速预测流场，并且与传统的CFD方法相比具有数量级的速度。将压力、速度和湍流动能的预测结果与CFD基线数据进行比较，发现基于ML的代理模型预测结果与CFD结果一样准确。这项调查提供了一个框架，快速，准确的预测流量的情况下，是至关重要的工程设计。
2021-11-15 physics.flu-dyn
Compressible flow in front of an axisymmetric blunt object: analytic approximation and astrophysical implications
钝头物体周围的可压缩流有不同的应用，但目前的分析处理是不准确的，仅限于狭窄的参数范围。我们表明，在轴对称钝头体前面的气体动力学流准确地推导出使用低阶展开的垂直梯度的平行速度。这再现了亚音速和超音速流的测量和模拟的一个球，包括跨音速制度和弓形激波的属性。一些天体物理学的影响，特别是行星在太阳风和星系际介质中的团块和气泡概述。在强激波极限下，由障碍物曲率归一化的弓形激波间隔距离为$\sim 2/(3g)$，其中$g$为压缩比。当亚音速马赫数$M$接近1时，初始弱磁层的厚度$δ$比不可压缩极限的厚度大几倍，并放大$\sim ({1+1.3M^{2.6}})/({3δ})$。
2016-11-18 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Compressible flow in front of an axisymmetric blunt object
钝头物体周围的可压缩流有不同的应用，但目前的分析处理是不准确的，仅限于狭窄的参数范围。我们表明，在一个轴对称体前面的流动准确地推导出使用低阶展开的垂直梯度的平行速度。这再现了亚音速和超声速流的测量和模拟的一个球，包括跨音速制度和弓形激波的属性。
2016-11-18 astro-ph.IM physics.flu-dyn
Multiple Liquid Bridges with Non-Smooth Interfaces
本文考虑两个轴对称的液桥LB_i和LB_m共存的问题，液桥LB_i和LB_m是由两种不互溶的液体i和m浸入第三种液体（或气体）e中，并被困在两个具有轴对称表面S_1，S_2和自由接触线的光滑固体之间。液桥的演化允许LB_i和LB_m具有多个（五个或三个）非光滑形状的界面的两种不同构型。我们制定了体积约束的变分问题，并提出其控制方程补充边界条件。我们发现了一个普遍的界面曲率之间的关系，并讨论了所有液体相遇在一起的奇异曲线的杨氏关系。
2015-08-17 physics.flu-dyn
A simplified model of collision-driven dynamo action in small bodies
我们研究了自维持发电机作用在一个旋转的球体，其旋转方向反转周期性的数字。这个系统就像是一个简单的模型，由频繁的碰撞提供动力的小物体中的发电机。发现在一定的碰撞率区间内，发电机作用是可能的。在高埃克曼数时，层流上旋流在边界层中呈螺旋形，Ekman环流与方位角剪切一起为发电机作用提供动力。在低埃克曼数时，非轴对称不稳定性有助于发电机动作。在低埃克曼数时，磁场发生不稳定。
2015-01-22 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.geo-ph
Shock Wave Interaction with a Naturally Generated Vortex Ring
针对传统不可压缩涡环模型仅适用于低马赫数的局限，本研究用脉冲射流生成可压缩涡环，通过数值模拟研究其与不同马赫数激波的强相互作用及声波生成，拓展了激波-涡相互作用的研究范围。
2024-08-27 physics.flu-dyn
Compressible potential flows around round bodies: Janzen-Rayleigh expansion inferences
亚音速、可压缩、绕超球体的势流可以用入射马赫数$\mathcal{M}_\infty$的偶数次幂的流动势的Janzen-Rayleigh展开（JRE）导出。JRE在二维（2D）中以逆半径$r^{-1}$中的多项式项进行高阶，但限于三维（3D）中的$\mathcal{M}_\infty^4$阶。我们导出了任意阶、任意绝热指数和任意维数的通用JRE公式。我们发现$\ln(r)$的幂可以蠕变到膨胀中，并且在3D超$\mathcal{M}_\infty^4$阶中是必不可少的。这样的条款显然是不存在的二维磁盘，因为我们确认了顺序$\mathcal{M}_\infty^{100}$，虽然他们确实显示在其他方面（例如，在顺序$\mathcal{M}_\infty^2$在4D）和非圆形的二维机构。这表明被广泛用于研究基本流动性质的圆盘具有额外的对称性。我们的研究结果被用来改善基于速度图的近似在一个球体前面的流动。通过一个简单的、与马赫数无关的标度关系，得到了不同长椭球体轴对称绕流的速度分布。
2020-11-26 physics.flu-dyn
Asymmetric steady streaming as a mechanism for acoustic propulsion of rigid bodies
最近的实验表明，可以利用驻波来诱导刚性金属颗粒在垂直于声波的方向上的自推进。在本文中，我们提出了一个物理机制，这些意见的基础上相互作用的惯性力在流体和几何不对称的颗粒形状。本文考虑轴对称刚性近球在静止流体中沿垂直于其对称轴的方向振动。振荡的运动学可以是规定的，也可以是由于外部振荡速度场的存在而动态产生的。流体中的稳定流动，即时间周期性振荡流的惯性整流，在颗粒上产生稳定应力，该应力通常不平均为零，从而导致沿着颗粒的对称轴并垂直于振荡方向的有限推进速度。我们的推导的推进速度得到领先的顺序在雷诺数和偏差的形状从一个球。我们的模型的结果是一致的实验测量，更一般地解释了如何从声场的时间周期性迫使可以利用产生自主运动。
2014-10-28 physics.flu-dyn
Wall modeled large-eddy simulations of flow over the Sandia Axisymmetric Transonic Bump
该研究对桑迪亚轴对称跨音速凸包流动进行壁面模化大涡模拟，验证了模拟与实验的一致性，并强调了入流湍流边界层的重要性及平衡壁面模型在顺压区的分辨率限制，提出压力梯度修正以改善分离泡内摩擦系数预测。
2023-05-09 physics.flu-dyn
Stable and unstable supersonic stagnation of an axisymmetric rotating magnetized plasma
海军研究实验室的“Mag Noh问题”是一个自相似的磁化内爆流，其中包含一个快速的MHD向外传播的恒定速度的激波。我们将经典的Noh（1983）问题推广到包括方位和轴向磁场以及旋转。我们的家庭的理想MHD解决方案是五个参数，每个解决方案有自己的自相似指数，气体伽马，磁化，轴向的方位场的比率，和旋转。虽然经典的Noh问题必须有一个超音速的内爆速度来产生激波，我们的解决方案有一个有趣的三参数零初速度的特殊情况下，磁张力，而不是内爆流，在$t=0+$产生的冲击。当我们用有限体积MHD程序Athena求解MHD初值问题时，我们的自相似解确实得到了实现。我们数值研究了这些解决方案的稳定性，并发现在参数空间中的稳定和不稳定区域。稳定解可以用来检验数值代码的准确性。不稳定解也被广泛用于测试代码如何再现线性增长，过渡到湍流，以及混合的实际重要影响。现在，我们提供了一个家庭的不稳定的解决方案，具有所有三个要素有关的磁驱动内爆：收敛流，磁场，和冲击波。
2021-12-20 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.comp-ph
Onset of separation unsteadiness in hypersonic shock boundary layer interaction on a cone-step
研究高超音速锥突流动中激波-边界层相互作用的不稳定性起始现象，通过实验和模拟揭示参数空间中的临界转变及不稳定性特征。
2025-12-08 physics.flu-dyn
From thin plates to Ahmed bodies: linear and weakly non-linear stability of rectangular prisms
本研究针对宽高比1.2、长高比覆盖薄板到Ahmed体的三维矩形棱柱，通过线性与弱非线性稳定性分析结合直接数值模拟，揭示了尾迹的分岔序列、双稳态特性及几何参数鲁棒性。
2022-09-28 physics.flu-dyn
Experimental study of libration-driven zonal flows in non-axisymmetric containers
导致天体纵向天平动的轨道动力学也导致椭圆变形的赤道核幔边界。边界的非轴对称性导致了假设的刚性地幔和下伏低粘度流体之间的地形耦合，本文实验研究了非轴对称边界对纵向天平动驱动的纬向流的影响。对于足够大的赤道椭圆率，我们报告间歇性的空间填充湍流在特定频段的共振频率与较大幅度的纬向流。间歇性湍流的机制尚未明确确定。然而，最近在三轴和双轴椭球体中的数值模拟表明，它可能与椭圆不稳定性的增长和崩溃有关（Cebron等人，2012年）。在共振带之外，我们发现背景流是层流，带状流变得与一阶几何无关，这与Ekman边界层中的非线性机制一致（例如，Calkins等人; 2010，Sauret和Le Dizes，2012 b）。
2013-01-22 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Assessment of Pressure Based Solver in Resolving Complex Shock Wave Phenomenon
本研究评估了基于压力的求解器在解析轴对称超音速射流啸叫模态分级等复杂激波现象中的表现，发现其在极弱马赫数下存在局限性，需进一步研究。
2023-11-18 physics.flu-dyn
Strong Bow Shocks: Turbulence and An Exact Self-Similar Asymptotic
本研究证明强弓形激波头部湍流非普适，但下游存在普适稳态自相似解析解，并通过高分辨率模拟验证，可用于探测高速天体运动学及约束QPE模型光度。
2024-07-20 astro-ph.HE physics.flu-dyn
