Stability of convective rolls in a horizontal layer rotating about an inclined axis
该研究分析了倾斜轴旋转水平层中Boussinesq对流的滚柱稳定性，证明临界瑞利数与水平旋转分量无关，且数值模拟显示增大水平旋转分量可增强滚柱在非线性区的稳定性。
2023-12-23 nlin.PS physics.flu-dyn
Roll-waves in bi-layer flows
本文推导了牛顿流体沿斜坡流下的双层流的一致浅水方程。我们进行了一个完整的频谱分析的稳定流在低频制度，并显示流体动力学不稳定性的发生，所谓的滚波，当稳定流是不稳定的。
2011-02-23 physics.flu-dyn
Stratified inclined duct: two-layer hydraulics and instabilities
分层倾斜导管（SID）维持交换流在一个长的，轻轻倾斜的管道作为一个模型，连续强制密度分层流，如那些发现在河口。实验表明，出现的界面波和它们的过渡到湍流的倾斜角的增加似乎与阈值的交换流量由无粘性的两层水力学。我们发现这些水力机制与（i）最近的直接数值模拟（DNS）提供了完整的流量数据，在关键的流动制度（朱和Atoufi等人，arXiv：2301.09773，2023），（ii）平均这些DNS分为两层，（iii）无粘性两层浅水和不稳定理论，以诊断界面波的行为，并提供物理见解。层流在整个管道中是亚临界和稳定的，并且在管道的端部处是液压控制的。随着倾斜的增加，流动变得到处都是超临界的，并且对长波不稳定。一个内部的起伏跳跃，具有驻波首先出现在附近的中心的管道，然后导致较大幅度的行波，并在最大的倾斜角更强的跳跃，波破碎和间歇性湍流。长波（非线性）浅水方程描述的局部解释为线性波的两层平行的底流描述的泰勒-戈尔茨坦方程。这种联系有助于我们解释长波不稳定性，并将其与短波（例如开尔文-亥姆霍兹）不稳定性进行对比。我们的研究结果表明，通过长波不稳定性依赖于垂直限制的顶部和底部的墙壁在SID湍流的过渡。
2023-01-30 physics.flu-dyn
Granular flow over inclined channels with linear contraction
本文从理论上和数值上研究了干颗粒沿倾斜斜槽局部收缩流动的问题。通过一种新的扩展的一维水力理论预测的流态。采用离散粒子法验证了经验本构关系，封闭了该一维渐近模型。采用间断伽辽金有限元法求解二维浅颗粒方程，验证了一维模型的正确性。对于超临界流动，一维渐近理论令人惊讶地成立，尽管二维斜颗粒跳跃在收敛通道上变化很大。
2015-04-17 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Method for solving hyperbolic systems with initial data on non-characteristic manifolds with applications to the shallow water wave equations
本文研究了非特征流形上的一阶线性偏微分方程的双曲型方程组。我们提出了一个简单而有效的方法，将这样的初始条件转化为标准的初始条件（即当解在初始时刻被指定时）。然后，我们将展示我们的方法如何应用于流体力学。更具体地说，我们提出了一个完整的解决方案，在任意形状的倾斜海湾与非零初速度的长波助跑的问题。
2019-05-20 math.AP physics.flu-dyn
Surface curvature and secondary vortices in steady dense shallow granular flows
本文针对任意横截面倾斜通道中的稳定密集浅层颗粒流，基于流动浅薄性展开与二阶颗粒流变学推导渐近解，成功刻画了表面变形与二次涡流，并通过 DEM 模拟和实验验证了理论并推断出第二法向应力差。
2025-06-27 physics.flu-dyn
Intermittent turbulence in inclined gravity currents
Imperial College London（帝国理工学院）
本研究通过直接数值模拟探究倾斜重力流的间歇性湍流，构建延迟微分模型揭示其为延迟诱导振荡，发现增大初始雷诺数可抑制该间歇性。
2026-08-18 physics.flu-dyn
Local and global bifurcations to large-scale oblique patterns in inclined layer convection
California Institute of Technology（加州理工学院）
通过研究倾斜层对流系统中大尺度斜纹图案（SDP）的线性不稳定性、周期轨道的全局同宿分岔以及吸引域边界，揭示了其形成机制和动力学。
2025-11-20 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Flow-acoustic resonance in deep and inclined cavities
本文采用壁面解析大涡模拟研究深腔与倾斜腔的流-声共振，发现倾斜腔因Kelvin-Helmholtz不稳定性产生大尺度卷起涡，导致更强且频率更低的共振，并提出可用声学粒子位移与动量厚度之比预测共振起始。
2025-07-10 physics.flu-dyn
Integral methods for shallow free-surface flows with separation
本文用横向平均法研究了自由表面有大变形的层流薄膜流动。研究了两个具体问题：圆形水跃和沿斜面流下的水流。对于圆形水跃，我们的方法能够处理内部涡流和分离流。假设一个可变的径向速度分布像在Karman-Pohlhausen的方法，我们得到一个系统的两个常微分方程的稳态，可以顺利地通过跳跃，以前的研究遇到了一个奇点。系统的解与实验结果吻合较好。对于沿斜面流下的流动，我们采用类似的方法，并导出一个简单的模型，其中速度分布不限于抛物线或自相似形式。两种类型的解决方案与大的表面扭曲被发现：孤立的，扭结状的传播前沿，获得时，流量突然改变，和平稳的跳跃，获得，例如，在一个水闸后面然后，我们在模型中包括时间依赖性来研究这些波的稳定性。这使我们能够区分子和超临界流通过计算色散关系的波长的顺序的层的宽度。
2000-08-24 nlin.PS physics.flu-dyn
Note on the stability of viscous roll-waves
本文对粘性浅水方程的周期滚波解的稳定性进行了完整的分类，从它们的始点到无穷弗劳德数$F\approx 2$.对于中间弗劳德数，我们得到一个特别简单的幂律关系之间的$F$和稳定期的区域的边界，这似乎在水利工程应用中潜在的有用。在渐近制度$F\to 2$（发病），我们提供了一个解析表达式的稳定边界，而在限制$F\to\infty$，我们表明，滚波总是不稳定的。
2016-06-07 math.AP physics.flu-dyn
Oscillatory instability and fluid patterns in low-Prandtl-number Rayleigh-Bénard convection with uniform rotation
我们提出了一个低普朗特数（$Pr = 0.1$）流体的流动模式的直接数值模拟的结果以上的振荡对流在一个瑞利-贝纳德系统绕垂直轴均匀旋转的发病。在具有导热和无应力顶面和底面的周期性盒子中进行模拟。我们考虑了一个矩形盒（$L_x \times L_y \times 1$）和广泛的泰勒数（$750 \le Ta \le 5000$）的目的。盒的水平纵横比$η= L_y/L_x$从$0.5$到$10$变化。对于较短的盒子（$0.5 \le η< 1$和$1 < η< 2$），主要不稳定性以二维驻波的形式出现。在装有$η= 1$和$η= 2$的盒子中观察到的流动模式与装有$η< 1$和$1 < η< 2$的盒子不同。我们观察到的竞争之间的两套相互垂直的轧辊在一个正方形的细胞（$η= 1$）的主要不稳定性$Ta < 2700$，但观察到一组平行的轧辊的驻波形式的$Ta \geq 2700$。对于$750 \le Ta < 2700$，三维对流是准周期或混沌的，而对于$Ta \ge 2700$，三维对流分叉为二维周期流。对流结构由直卷、菱形图案和与直卷倾斜成$ϕ= \fracπ{2} - \arctan{(η^{-1})}$角度的波浪卷的出现和消失组成。
2014-02-18 physics.flu-dyn
Shallow granular flows down flat frictional channels: steady flows and longitudinal vortices
在自然界和工业中，沿具有光滑边界的倾斜通道向下的颗粒流是常见的。然而，平坦边界的常见设置相对而言比凹凸边界的设置少得多，凹凸边界的设置被大多数实验和数值研究用来避免滑动效应。利用带侧壁的DEM数值模拟，定量地恢复了实验结果。在较大的角度，我们预测一个丰富的行为，包括颗粒对流和倒置的密度分布，这表明瑞利-贝纳德型的不稳定性。在许多方面，在平坦基底上的流动可以被看作是在由基底滚动层构成的有效凹凸基底上的流动，在该层上的覆盖层中给出Bagnold型剖面。我们已经以平均形式测试了简单的粘塑性流变模型（Nature 2006，vol 441，pp 727 -730）。单向流动和对流流动之间的过渡则明显地表现为本构关系中的不连续性。
2012-11-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Longitudinal and transverse modes of temperature modulated inclined layer convection
该研究通过数值模拟与Floquet分析，探究了温度调制下倾斜流体层对流的参数不稳定性，明确了纵向、横向模式的振荡特性及余维2点倾斜角的变化规律，为倾斜层对流的热质传递调控提供了依据。
2022-08-02 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Stability theory for metal pad roll with consideration of viscous and magnetic damping
本文建立避免浅水近似并含毛细、粘性及磁阻尼效应的金属垫滚动线性稳定性模型，给出任意界面波模态衰减率、稳定性阈值与增长率的显式解析解，并经五项独立研究验证。
2025-07-24 physics.flu-dyn
Extended shallow-water theories with thermodynamics and geometry
在二维地球物理流动模式中，动量增长驱动下，本文介绍了一个通用的“热”旋转浅水模式族。该模型能够容纳热力学过程，如那些在海洋混合层中的作用，通过允许浮力在水平位置和时间以及深度变化，在一个多项式的方式到任意程度。此外，该模型承认欧拉-庞加莱变分公式，并具有李-泊松哈密顿结构。这样的几何性质提供了坚实的基本支持的理论描述的数值实现和未解决的运动参数化的建设的后果。特别是，它被发现，分层停止最近在一个流行的模型，其中，具有垂直均匀的密度，代表了一个特殊的情况下，这里提出的模型中观察到的小规模的长丝卷缩的发展。
2021-09-22 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Channel confinement mollifies roll wave instabilities
Department of Mathematics and Manchester Centre for Nonlinear Dynamics, University of Manchester（曼彻斯特大学数学系与曼彻斯特非线性动力学中心）
本研究通过截面平均稳定性分析及实验，发现凸形通道约束可抑制重力流滚动波不稳定性，并可用无量纲参数预测，对自然河道观测有启示。
2026-09-22 physics.flu-dyn
Theory of accelerated flows in a long wave approximation: High-order Shallow Water Equations (HSWE)
本文提出一种长波近似下的高阶浅水方程理论，通过引入脉动速度相关产生的附加运动来描述加速海岸湍流，模型稳定高效，可应用于滚动波、水跃、溃坝及泥沙输运等工程问题。
2024-09-18 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Instabilities of longitudinal vortex rolls in katabatic Prandtl slope flows
本研究针对下坡Prandtl斜坡流中的纵向涡旋，发现其与上坡流涡旋拓扑相似，揭示了坡度角对基频/次谐波次级不稳定性的调控作用，明确了不同坡度下的涡旋演化机制与转捩路径。
2023-06-03 physics.flu-dyn
Multilayer models for shallow two-phase debris flows with dilatancy effects
本文提出了一个考虑双折射效应的浅层颗粒-流体混合物的多层模型。它可以被看作是Bouchut等人（2016）提出的深度平均模型的推广，该模型通过考虑两层模型（混合颗粒-流体层和上层流体层）来包括双折射效应，以允许它们之间的流体交换。在目前的工作中，混合物层的近似得到了改善，包括正常的变化的速度和浓度的两个阶段由于多层的方法。在这里提出的模型中，双折射效应特别引起与超孔隙流体压力相关的两个相的非静水压力。我们确定了两相浅层泥石流模型求解的主要数值难点之一：从非平衡条件开始时，超孔隙流体压力的强非线性行为和突变。我们提出了一个简化的方法来近似的超孔隙流体压力在简单的情况下，均匀流。我们的方法使得有可能引入两个或三个层的正常方向与合理的近似。计算了均匀颗粒流体流过斜面的解析解，并与所提出的模型进行了比较。在数值结果中，我们观察到，所提出的模型与两层描述的混合物准确地表示在实验室实验中的混合物的表面处测量的速度。在单层模型中，深度平均速度显然不能很好地代表这一点。我们的数值计算结果表明，显着的影响，特别是在计算的时间演变的超孔隙流体压力的参数参与的粘性定律。
2020-01-14 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Dynamics of an elliptical cylinder in confined Poiseuille flow under Navier slip boundary conditions
本研究采用光滑粒子流体动力学方法，数值探究纳维滑移边界条件下受限泊肃叶流中自由悬浮椭圆柱的动力学，揭示滑移对惯性聚焦和运动模式的调控机制，为微流控颗粒操控提供新依据。
2025-03-27 physics.flu-dyn
Quasi-two-layer finite-volume scheme for modeling shallow water flows with the presence of external forces
Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院太空研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology (State University)（莫斯科物理技术学院（国立大学））；Memorial University of Newfoundland（纽芬兰纪念大学）
提出一种准两层有限体积法，通过将流动分为两层并引入虚构底层来改进浅水方程在阶梯边界上的近似，从而处理外力作用下的浅水流问题。
2011-08-19 cs.NA math-ph math.MP
Model for self-organized Leidenfrost rotating polygons as cnoidal waves
本文提出一个模型，通过非线性方程和简化方程描述Leidenfrost环中自组织多边形图案的动态，预测液氮中的多边形结构并分析其形成机制。
2025-12-11 nlin.AO nlin.PS physics.flu-dyn
Admissibility of Solitary Wave Modes in Long-Runout Debris Flows
UCLA（加州大学洛杉矶分校）
研究通过KdV方程分析长距离泥石流中缓坡段的孤立波模式，探讨其可接受性及非线性诊断方法。
2026-02-09 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Mechanical energy dissipation induced by sloshing and wave breaking in a fully coupled angular motion system. Part I: Theoretical formulation and Numerical Investigation
本文分析了一个充液摆动力系统。为了了解浅水晃荡和波浪破碎引起的能量耗散，对这种系统进行了研究。该分析对调谐液体阻尼器的设计具有一定的指导意义。由横摇运动产生的流动的复杂性和剧烈性导致不可能使用分析方法，从而需要使用合适的数值求解器。在第一部分中，耦合动力系统进行了彻底的描述，揭示其非线性特征与大幅度的强迫，无论是在机械和流体动力学方面。光滑粒子流体动力学（SPH）模型，在文献中大量验证，用于计算整个系统的频率行为。对于小的旋转角度，由流体耗散的能量的半解析模型，基于水跃解，开发的能量传递的数值计算，以扩展到大的振荡角的分析。实验部分的调查进行了第二部分的这项工作。
2014-04-01 physics.flu-dyn
Modelling droplet-particle interactions on solid surfaces by coupling the lattice Boltzmann and discrete element methods
Institute for Multiscale Thermofluids, School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院多尺度热流体研究所）
该研究耦合LBM与DEM开发三维数值方案，模拟液滴-颗粒在固体表面的相互作用，揭示液滴除污机制，还可探究相关环境现象并调控实验难调参数。
2026-07-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the attenuation of waves through broken ice of randomly-varying thickness on water of finite depth
研究通过随机厚度破碎冰层的波衰减，提出理论模型并预测低频衰减与高频滚过效应。
2025-08-11 math.AP physics.ao-ph physics.flu-dyn
