A Mortar Finite Element Formulation for Large Deformation Lubricated Contact Problems with Smooth Transition Between Mixed, Elasto-Hydrodynamic and Full Hydrodynamic Lubrication
本文提出了一种新的润滑接触问题的模型和数值公式，描述了两个可变形的三维固体和插入的流体膜之间的相互作用。固体的基础上，允许有限变形和任意的本构关系的非线性连续介质力学描述一致。流体膜被建模为一个准二维流动问题的平均雷诺方程所支配的固体之间的界面。平均雷诺方程占表面粗糙度利用空间均匀化，有效的流体参数和空化通过施加在压力场的正约束。与现有的方法相比，该模型考虑了摩擦接触牵引力和流体动力学流体牵引力在相互作用的物体的接触表面上的每个局部点处的共存，并且在一个统一的建模框架中覆盖了从边界润滑到混合、弹性流体动力学和最终到全膜流体动力学润滑的整个范围，这些不同的制度之间具有平滑的过渡。至关重要的是，该模型依赖于最近提出的正则化计划的机械接触约束结合经典的惩罚和拉格朗日乘子方法的优点，通过表示作为固体之间的有效间隙的函数的机械接触压力，而在同一时间限制的最小间隙值发生在无限高的接触压力的（理论）极限。从物理的角度来看，这种方法可以被认为是一个模型的弹性变形的表面粗糙度，与一个有界的大小取决于相互作用的固体的表面粗糙度。通过采用几个具有挑战性和实际相关的基准测试用例，证明和验证了一致和准确的模型行为。
2022-01-04 cs.CE cs.NA math.NA
Multiscale Dynamics of Roughness-Driven Flow in Soft Interfaces
Imperial College London（帝国理工学院）
针对软润滑接触中多尺度粗糙度与流固耦合作用难捕捉的问题，开发集成Persson统计理论、CG-FFT及RSM的计算框架，实现跨润滑状态的摩擦模拟与实验验证，为软界面系统提供通用模拟工具。
2025-11-11 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Two-fluids plane or axisymmetric Poiseuille flow at optimum: A (quasi)analytical study
该研究解析推导双流体平面/轴对称泊肃叶流动解，分析高黏性流体最大流量的体积分数条件，明确轴对称情形最优的流体分布，得出平面情形下气体黏度趋近于零时液体最大流量为经典泊肃叶流4倍的结论。
2023-05-03 physics.flu-dyn
Axisymmetric displacement flows in fluid-driven fractures
本研究针对水力压裂中的驱替流动问题，通过明胶基质模型实验与耦合建模，揭示了粘性、韧性主导机制下预存裂缝对流体驱动裂缝扩展动力学的影响规律。
2024-07-15 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Blowing-up solutions of the axisymmetric Euler equations for an incompressible fluid
1934年的一份文件由勒雷提出的问题的规律性的解决方案的动力方程的不可压缩无粘流体光滑的初始数据。因为已经有很多尝试来回答这个问题。勒雷研究了自相似解在有限时间内在一个确定的时空位置上变得奇异的可能性。我们重新审视这个问题，根据一个彻底的分析方程的自相似的解决方案，在轴对称几何形状的依赖对数的时间，除了一个由于自相似变量的转换。
2019-01-27 physics.flu-dyn
Free convection over a non-isothermal axisymmetric body immersed in a porous medium saturated with an electrically conducting non-Newtonian fluid
研究了在横向磁场作用下非等温轴对称体上的磁流体动力学（MHD）自由对流问题。该主体被嵌入用导电非牛顿幂律流体饱和的多孔介质中。为了得到相似解，假设流体的粘度随温度指数衰减。定性结果示出了一个垂直平板，水平圆柱和球体。
2013-09-30 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Axisymmetric gravity-capillary standing waves on the surface of a fluid
本文报道了部分浸入流体中的垂直振动圆环产生的轴对称重力-毛细驻波的实验研究。不同的制度的驻波突出显示在盆地中心取决于强迫参数：线性，非线性和喷射制度。对于弱强迫，驻波显示共振响应，接近圆形盆地的固有频率，由线性理论预测。对于较强的强迫，我们观察到实验的驻波的空间分布打破了上下对称性，并很好地描述了一个三阶非线性理论。当强迫进一步增加时，在盆地中心的轴对称波峰的最大高度被发现与其波长线性增加，由于其陡度的饱和，一个结果以及捕获的建议模型。
2023-01-10 physics.flu-dyn
Vortex cluster arising from an axisymmetric inertial wave attractor
本文对轴对称几何条件下惯性波吸引子的饱和非线性动力学进行了实验研究。实验是在一个旋转的环形流体域中进行的，该流体域由两个垂直的同轴圆柱体、一个圆锥形底部和一个作为波发生器的水平可变形上盖限定：流体体积的椭圆形横截面是一个椭圆形，而水平横截面是一个环。首先，将流体设置为刚体旋转。此后，迫使引入系统通过轴对称低振幅体积守恒振荡运动的上盖。经过大约10个强迫周期的短暂瞬变后，建立了一个具有轴对称惯性波吸引子的准线性区域。吸引子是容易不稳定的：在长时间尺度（100强迫周期的顺序）的饱和完全非线性制度的发展作为一个能量级联排水能量向一个缓慢的二维歧管表示的正多边形系统的轴向取向的气旋涡是缓慢的进动周围的内缸的结果。我们发现，这个缓慢的二维流形表现出持续的缓慢的反气旋运动和强的气旋-反气旋的不对称性量化的概率密度函数的垂直涡度的时间演化。
2020-09-15 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Bypassing Cowling's theorem in axisymmetric fluid dynamos
本文对球域内轴对称强迫流产生的磁场进行了数值研究。在足够小的雷诺数Re下，流动是轴对称的，并且在临界磁雷诺数Rmc以上产生赤道偶极子。因此，磁场打破了轴对称，与考林定理一致。然而，当Re较大时，磁场的这种结构被占主导地位的轴向偶极子所取代，并且允许流中的非轴对称波动。我们在这里表明，即使在没有这样的波动，轴向偶极子也可以产生，在低Re，通过二次分叉，当Rm增加到发电机阈值以上。因此，系统总是找到一种方法来绕过考林定理所施加的约束。我们理解的动力学行为，结果从赤道和轴向偶极模式的相互作用，使用简单的模型方程的振幅来自对称参数。
2008-05-14 physics.flu-dyn
The Flow of Power-Law Fluids in Axisymmetric Corrugated Tubes
本文提出了一种推导层流区压降与流量关系的解析方法，并将其应用于幂律流体通过轴对称波纹管的流动。该方法在一定的限制条件下对流体和管形是通用的，也可以用作数值积分的基础，其中解析表达式由于数学或实际复杂性而难以获得。以五种收敛-发散几何为例说明了该方法的应用。
2010-06-13 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Axisymmetric Squirmers in Stokes Fluid with Nonuniform Viscosity
数值研究了粘性依赖于营养盐浓度的复杂流体中轴对称微游动体的纤毛运动和摄食。微型游泳者被建模为具有球形几何形状，并且纤毛跳动通过滑动速度来建模;即，适应蠕动者。在游泳和喂养的球形蠕动之间的耦合，它被发现，游泳速度和喂养的影响最大的非均匀的粘度环境时，对流力的比例，其特征在于由无量纲Peclét数，是温和的（$\text{Pe}\approx 10$）。这些变化与蠕动体表面压力的显著增加相关。扁球体的游泳和摄食变化比长球体更显著。最有趣的是，非平凡的对称滑移边界条件的表面上的蠕动，这导致在零净运动在恒定粘度的流体，可以产生非零的推进时，配对不对称的营养边界条件。对称流体边界条件可导致不对称推进的事实对复杂流体中的人工微型游泳者和其他低$\text{Re}$蠕动者的设计具有影响。
2019-04-01 physics.flu-dyn
Fluid mechanics of free subduction on a sphere, 1: The axisymmetric case
为了理解球形几何形状如何影响地球上海洋岩石圈重力驱动俯冲的动力学，我们研究了一个简单的模型：一个厚度为$h$、粘度为$η_1$的薄而致密的轴对称壳下沉到一个半径为$R_0$、粘度为$η_0$的球形流体中。使用基于薄粘性壳理论的尺度分析，我们确定了一个基本的长度尺度，“弯曲长度”$l_b$，和两个关键的无量纲参数，控制的动态：“弯曲刚度”$St = (η_1/η_0)(h/l_b)^3$和“球度数”$Σ= (l_b/R_0)\cotθ_t$，其中$θ_t$是俯冲沟的角半径。为了验证尺度分析，我们获得了一套瞬时数值解使用边界元法的基础上新的分析点力格林函数，满足自由滑动边界条件的球体的表面。为了隔离球度的影响，我们计算了壳体俯冲部分前端的径向下沉速度$V$和环向应力合成$T_2$，两者均通过其“平地”值进行归一化（即，用于$Σ= 0$）。对于$η_1/η_0$的合理陆地值（$\approx$几百），球度对$V$有适度的影响，对于太平洋板块等大板块，$V$减少了$< 7\%$，对于科科斯和菲律宾海板块等较小板块，减少了高达34%。然而，球形度对$T_2$的影响要大得多，对于大盘子，它增加了64%，对于小盘子，它增加了240%。这一结果对俯冲球壳纵向屈曲不稳定性的增长具有重要意义。
2021-10-08 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Floating structures in shallow water: local well-posedness in the axisymmetric case
浮式结构物问题描述了水面波浪和浮体（通常是船或波浪能转换器）之间的相互作用。如Lannes在[18]中所示，流体运动方程可以简化为一组关于表面高程和水平流量的两个发展方程。物体的存在是由物体下的排放约束来解释的;流体施加在这个物体上的压力就是与这个约束相关联的拉格朗日乘子。本文的目的是证明在浅水近似下，假设流动是轴对称的，没有漩涡的流固耦合问题的适定性。将流体方程写成拟线性双曲混合初边值问题，将固体方程写成与流体方程耦合的二阶常微分方程。最后，我们证明了这种耦合问题的局部时间适定性，提供了一些相容性条件的初始数据得到满足。
2019-10-21 math.AP physics.ao-ph physics.flu-dyn
Theory of the collapsing axisymmetric cavity
我们研究了小粘度流体（如水）中轴对称空腔或气泡的坍缩。忽略腔内气体以及流体粘度的任何影响。使用细长体的描述，我们表明，最小半径的空腔规模像$h_0 \propto t'^α$，其中$t'$是从崩溃的时间。根据$α=1/2 + 1/(4\sqrt{-\ln(t')})$，指数$α$非常缓慢地接近普适值。因此，正如在最近的一些实验中所观察到的那样，标度可以很容易地被解释为单个非平凡标度指数的证据。我们的预测得到了数值模拟的证实。
2006-10-18 physics.flu-dyn
Axisymmetric monopole and dipole flow singularities in proximity of a stationary no-slip plate immersed in a Brinkman fluid
该研究理论求解了Brinkman流体中圆形静止无滑移平板附近轴对称单极子、偶极子奇点诱导的低雷诺数流动，分析了参数对流动的影响及平板对粒子、主动游泳者的作用，可为微流控与多孔介质流动研究提供参考。
2023-06-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Optimal slip velocities of micro-swimmers with arbitrary axisymmetric shapes
本文提出了一种计算方法，用于确定任何给定形状的轴对称微型游泳者悬浮在粘性流体中的最佳滑移速度。目标是最小化功率损失以保持目标游泳速度，或者等效地最大化微型游泳者的效率。由于斯托克斯方程的线性流体运动，我们表明，这个PDE约束的优化问题减少到一个更简单的二次优化问题，其解决方案是使用高阶精确的边界积分方法。我们考虑各种家庭的形状参数化的减少体积和计算其游泳效率。其中，长球体被发现是对于给定的减小的体积最有效的微型游泳者形状。我们提出了一个简单的基于形状的标量度量，它可以确定给定形状上的最佳滑动是否使其成为推动者，拉动者或中性游泳者。
2020-10-02 cond-mat.soft math.OC physics.flu-dyn
A compact Eulerian representation of axisymmetric inviscid vortex sheet dynamics
流体力学中的一个经典问题是被无粘流体包围的轴对称涡面在表面张力作用下的运动。拉格朗日描述这些动态是众所周知的，涉及复杂的非局部表达式的径向和纵向速度的椭圆积分。在这里，我们使用这些先前的结果，在一个显式的通量形式与封闭体积守恒的片半径$r(z,t)$达到一个非常紧凑和精确的欧拉演化方程。磁通量出现作为一个积分，涉及成对的互感公式的涡流回路对第一次推导出亥姆霍兹和麦克斯韦。我们展示了在存在表面张力和流动的情况下圆柱涡面的著名的线性稳定性结果[A.M. Sterling和C.A. Sleicher，$J.~Fluid~Mech.$ ${\bf 68}$，477（1975）]可以直接从该制剂中获得。此外，Eggers和Dupont [ $J.~Fluid~Mech.$ $\textbf{262}$ 205（1994）; $SIAM~J.~Appl.~Math.$ ${\bf 60}$，1997（2000）]，它是理解液滴夹断中奇异性形成的基础，在本形式中作为细长轴对称涡面渐近分析中的首阶项导出，并且应该为奇点形成的严格分析提供起点。
2017-11-13 physics.flu-dyn
Strong vorticity fluctuations and antiferromagnetic correlations in axisymmetric fluid equilibria
本文用平衡统计力学方法研究了圆柱几何体中晚期渐近稳态流动的宏观结构和微观涨落统计。轴对称假设允许根据围绕圆柱轴的（环形）流场$σ$和在固定方位角的（极向）平面内产生混合的涡量场$ξ$进行有效的二维描述。对于许多其他二维流体系统，扩展经典的二维欧拉方程，流动受到无限多个守恒定律的约束，超出了通常的动能和角动量。所有这些都必须在一个一致的均衡描述中得到解释。结果表明，最直接观察到的守恒律的影响是在$σ$，这显示了有趣的大规模的半径依赖流结构。然而，与以前的一些处理方法不同，我们发现热力学温度总是正值。因此，除了一个无穷小的边界层，保持正确的（保守的）价值观的整体极向环流，对$ξ$的影响驻留在统计的强烈波动，细尺度混合，它是敏感的"反铁磁"微尺度的相关性，有助于保持模拟本地电荷中性。极向流在宏观上是无特征的，没有大尺度的循环喷流或漩涡状特征（在类似的欧拉平衡和准地转平衡中，这些特征通常表现为负温度状态）。
2019-01-30 physics.flu-dyn
Regularized Stokeslet rings - an efficient method for axisymmetric Stokes flow, with application to the growing pollen tube
正则化Stokeslets方法是生物流体力学中广泛应用的一种方法，它基于对高粘性流体在空间光滑集中力作用下的方程组的无发散精确解。许多感兴趣的问题是轴对称的，激励研究的方位角积分形式的Stokeslet物理上对应于一个环的平滑的力量。正则化的基本解决方案的速度（单层潜力）和应力（双层潜力），由于平滑点力的轴对称环，'正则小环'，推导出在第一和第二类完整的椭圆积分。总阻力和周围流体速度的相对误差的阻力问题上的平移，旋转的单位球，以及底层的阻力矩阵的条件数，计算;正则化的方法也进行了比较，三维正则化Stokeslets，和奇异的基本解的方法。Purcell的环形游泳者的速度计算;正规化的小环，使非细长环面的表面力和推进速度的准确评估。正则化的好处说明了在快速生长的花粉管的内部胞质流体的速度分布的模型。肌动球蛋白运输的囊泡在管中的建模使用浸入在流体中，从中发现，沿中央肌动蛋白束的运输是必不可少的实验观察到的流速要达到的力量。还考虑了管生长速度对胞质内速度的影响。对于轴对称问题，正则化小环方法表现出相当的精度的基本解的方法，同时也允许放置的流体域内的力，并具有更令人满意的收敛性能。
2019-02-28 physics.flu-dyn
Axisymmetric flows on the torus geometry
我们提出了一系列解析可解的环面几何上的轴对称流动。对于单组分流动，我们描述了理想流体的声波传播，以及等温和热流体的剪切波和纵波的粘性阻尼。与平面几何的情况不同，环面上的非均匀曲率需要不同的本征频率谱和它们相应的基函数。这有几个有趣的后果，包括打破偶模和奇模之间的简并性，甚至在完美流体的流动中也缺乏周期性，以及极向方向上具有速度分量的流动失去伽利略不变性。对于多组分流动，我们研究了轴对称流体条纹的平衡构型和弛豫动力学，用Cahn-Hilliard方程描述。我们发现，在平衡位置的条纹作为其面积的函数$ΔA$的二级相变。这种相变导致拉普拉斯压力对$ΔA$的复杂依赖性。我们还推导出欠阻尼振荡动力学条纹接近平衡。此外，放松轴对称的假设，我们得到的条件下，条纹变得不稳定。在所有的情况下，分析结果确认使用有限差分Navier-Stokes求解器数值。
2020-07-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the topology of the atmosphere advected by a periodic array of axisymmetric thin-cored vortex rings
本文研究了一组相同的、轴对称的、薄芯涡环的周期性排列所产生的流体运动。众所周知，这样的阵列在对称中心轴的方向上均匀移动而不改变形状或形式，因此是欧拉方程的平衡解。在与涡环系统一起运动的参考系中，被动流体粒子的运动被研究为定义该系统的两个无量纲参数的函数：$\varepsilon = a/R$，环形涡环的短半径与长半径的比率，以及$λ= L/R$，由其半径归一化的涡环的分离。两个分叉的流线拓扑结构中发现，显着依赖于$\varepsilon$和$λ$，这些分叉描绘了三个不同的形状的“大气”的流体粒子一起移动的涡环的所有时间。类似于孤立涡环的情况，大气可以是“薄体”或“厚体”。此外，我们发现了一个“连接”系统的发生，其中相邻环的大气接触在一个不变的环的流体粒子是静止的参考系移动的环。
2022-03-08 physics.flu-dyn
Magnetic induction maps in a magnetized spherical Couette flow experiment
该实验是一个球形库埃特流实验与强加的偶极磁场。液体钠被用作工作流体。在一系列的测量活动中，我们获得了平均轴对称速度，平均感应磁场和电势的数据。所有这些量都通过感应方程耦合起来。特别是，一个强大的欧米茄效应是由不同的旋转内的流体壳，诱导一个显着的方位角磁场。利用简单的球形几何的实验，我扩大到勒让德多项式的方位角和tendronal字段和推导出的表达式，所有的测量速度场的径向函数为每个谐波度。对于小的磁雷诺数Rm的关系是线性的，和方位角和双曲方程解耦。选择一组的测量为一个给定的旋转频率的内球（Rm = 9.4），我同时反演的速度和磁性数据，从而重建的方位角和双曲场内的流体壳。结果表明，测量的内部一致性良好，并指出，湍流非轴对称波动不贡献显着的轴对称磁感应强度。
2012-12-11 physics.flu-dyn physics.geo-ph
The folding motion of an axisymmetric jet of wormlike-micelles solution
在过去的二十年里，从实验和理论的角度来看，粘性牛顿液体射流的屈曲和盘绕问题已经受到了相当程度的关注。然而，许多工业流体和消费品都是非牛顿流体，它们的流变特性会影响它们的流动行为。本工作的目的是研究圆柱形射流的粘弹性，剪切稀化溶液的十六烷基吡啶盐（CPyCl）的动力学。在浓溶液中，CPyCl表面活性剂分子已被证明以长蠕虫状胶束结构组装，这赋予流体其非牛顿性质。与牛顿流体相比，这种流体的射流显示出新的特征，包括一种运动，其中射流以类似于粘性流体片的方式来回折叠，而不是像圆柱形牛顿射流那样围绕垂直轴盘绕。CPyCl胶束流体射流的另一个新特征是在板上方射流的加宽，这使人联想到我们称为\emph{reverse swell}的挤出胀大现象。我们提出了折叠和反向膨胀的物理机制，并将理论预测与实验测量进行比较。此外，我们系统地探索不同的流态在参数空间中的高度下降和流速和比较政权映射的CPyCl胶束溶液和牛顿硅油。
2010-11-05 physics.flu-dyn
Destabilization of super-rotating Taylor-Couette flows by current-free helical magnetic fields
在较早的论文中，我们表明，方位角磁场和超旋转的组合在泰勒-库埃特流动的导电流体可以对非轴对称扰动不稳定，如果磁普朗特数的流体是$Pm\neq 1$。在这里，我们表明，除了一个弱的轴向场分量可以允许轴对称扰动模式的$Pm$的顺序统一取决于边界条件。轴对称模式只发生在磁马赫数（方位场）的顺序单位，而更高的值是必要的非轴对称模式。不稳定性的典型增长时间和轴对称模轴向迁移的特征时间尺度与旋转周期相比较长，但与磁扩散时间相比较短。根据$B_ϕB_z$的符号，模式沿旋转轴在正或负$z$方向上传播。我们还表明，方位角分量的流和场扰动旅行的相位，如果$|B_ϕ|\gg |B_z|$，独立的形式的旋转法。在薄间隙的短波近似中，还示出（在附录中）对于{ \em理想}流体，所考虑的螺旋磁旋转不稳定性（HMRI）仅存在于具有负剪切的旋转定律中。
2021-02-01 physics.flu-dyn
Singularity of the axisymmetric stagnation-point-like solution within a cylinder of the 3D Euler incompressible fluid equations
University College Dublin（都柏林大学学院）
通过解析方法研究三维不可压缩欧拉方程在轴对称圆柱域中的有限时间奇异性，发现初始涡旋拉伸率在全局最小值附近的局部几何结构决定奇异性是否形成，并识别出临界指数阈值。
2026-06-23 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Rapidly rotating spherical Couette flow in a dipolar magnetic field: an experimental study of the mean axisymmetric flow
为了探索行星核心的磁旋机制，在一个充满液体钠的旋转球体中进行了实验，并施加了偶极磁场（实验装置）。磁场是由一个封闭在内部球体中的永磁体产生的，该球体可以以单独的速率旋转，从而产生球形库埃特流。通过测量外球体上的电势、实验室框架中的感应磁场以及使用超声多普勒测速仪的液体钠内部的速度分布来研究流动特性。本文着重于时间平均轴对称部分的流动。多普勒剖面显示，流体的角速度在大部分流体壳中相对均匀，但在内球附近上升，揭示了磁风的存在，并向外球缓慢下降。从内球附近的磁转流到外球附近的地转流的转变受当地Elsasser数的控制。对于直到1阶的罗斯贝数，观测到的速度剖面都显示出类似的形状。在线性政权的数值模拟计算，合成的速度分布与测量的比较。在地转区，扭矩平衡模式提供了很好的预测。我们发现，感应磁场的变化在一个一致的方式，并显示出一个特殊的峰值在反旋转制度。当流体的旋转速率几乎等于并且与外球体的旋转速率相反时，就会发生这种情况。然后，流体在实验室框架中几乎是静止的，并且Proudman-Taylor约束消失，从而实现强的双曲流动。我们认为，在这种情况下，发电机行动可能是有利的。
2008-08-08 astro-ph physics.flu-dyn physics.geo-ph
Axisymmetric spreading of surfactant from a point source
在计算的指导下，我们从理论上计算了表面活性剂以恒定速率引入到流体界面的Marangoni应力驱动下的定常流动。两个单独的极端情况下，其中的表面活性剂动力学是由吸附相或溶解相为主被认为是。我们专注于的情况下，表面活性剂源的大小是远远小于流体域的大小，和由此产生的Marangoni应力的粘性力，使流量是最强的边界层接近的接口。我们推导出所产生的流量在一个区域远大于表面活性剂源，但小于域的大小所描述的近似与自相似的配置文件。当表面活性剂在吸附相中扩散时，流体速度的径向向外分量随着径向距离$r$衰减为$r^{-3/5}$，当表面活性剂在溶解相中扩散时，流体速度的径向向外分量随着径向距离$r$衰减为$r^{-1}$。在这两种情况下，出现了与系统参数无关的通用流动剖面。三个水动力签名确定区分这两种情况下，并验证我们的分析与连续严格的测试的适用性。
2017-09-11 physics.flu-dyn
Arbitrary axisymmetric steady streaming: Flow, force and propulsion
在微观尺度上诱导混合的一种成熟的方法是利用稳定流动产生的流动。定常流动是一种经典的流体动力学现象，其中，在本体中或沿着边界的时间周期性强迫通过惯性增强以引起非零净流。基于简单几何强迫的经典工作，并由弹性胶囊和气泡的复杂形状振荡激发，我们开发了数学框架来量化具有任意轴对称时间周期边界条件的球体的稳态流。我们计算流动渐近小振幅振荡的边界中的限制，其中粘性渗透长度尺度远小于身体。在这种情况下，流动具有边界层结构，并且通过渐近匹配来求解流体运动。我们的结果，在无滑移边界条件的情况下，并扩展到包括振动自由表面的运动，恢复经典的工作作为特殊情况。我们说明了我们的解决方案给出的流结构，并提出了一个小规模的力生成和合成运动的应用我们的结果。
2015-11-30 physics.flu-dyn
Flow in a porous non-axisymmetric annular conduit: Coupling wall compliance and peristalsis
Purdue University（普渡大学）
研究偏心环形管道中流动，考虑多孔阻力与流固相互作用，通过微扰法简化问题为轴向压力的非线性偏微分方程，建立降阶模型，助于理解多孔穿透PAS的流动，小振幅蠕动波时有解析解。
2026-10-20 physics.flu-dyn physics.med-ph
Incompressible active phases at an interface. I. Formulation and axisymmetric odd flows
最近实现的一个2D手性流体作为一个积极的单层液滴顶部移动的3D斯托克斯流体的启发，我们制定数学的自由边界动力学。表面液滴被描述为一般的2D线性的，不可压缩的，和各向同性的流体，具有粘性剪切应力，主动手性驱动应力，和霍尔应力允许的缺乏时间反演对称性。液滴通过其驱动的内部力学和通过在基础3D斯托克斯相中驱动流动而与自身相互作用。我们提出的动力学作为一个奇异的积分-微分方程的解决方案，在液滴表面，使用从表面应力到表面速度的3D斯托克斯方程的映射。专门的轴对称液滴的情况下，手性表面流的精确表示给出的奇异积分方程的解决方案，使用分析和数值技术解决。对于一个盘形单层，我们还采用了半解析解，铰链上的贝塞尔函数的正交基础上，并允许有效计算的单层速度场，其范围从近固体旋转的单向边缘电流取决于亚相深度和萨夫曼-德尔布鲁克长度。除了在近壁的限制，这些解决方案有分歧的表面剪应力在液滴边界，一个签名的系统与余维一域嵌入在三维介质中。我们进一步研究了霍尔粘度，耦合径向和横向表面速度分量，封闭腔的动力学的效果。
2022-02-28 cond-mat.soft math-ph math.MP
A DNS Study of entrainment in an axisymmetric turbulent jet as an episodic process
本研究是基于一个稳定的自我保存不可压缩的轴对称湍流射流在雷诺数为2400的DNS。DNS的数据，使外部无旋流场的准确地图，也涡度场的湍流核心的射流。发现有必要定义射流的两个独立边界。第一个是内边界（湍流/非湍流，T/NT），从那里涡量急剧上升的核心。第二个是旋转/无旋外边界，超过该边界的流动可以被认为是无旋的。外边界以外的速度场通常具有有序的、几乎无旋的环流运动。在较简单的情况下，这些涡量可以表示为湍流核心相干结构中的一个或多个涡量元素所引起的速度场。对轴向和径向截面的详细检查表明，有时会有大量环境流体涌入T/NT界面的部分区域，从而扭曲成既扭曲又深的海湾或井。这些井的截面在喷流的径向截面上常常表现为所谓的无旋流体湖。部分涌入的流体穿过井内的T/NT界面，并被夹带到湍流核心中，这一过程可以合理地称为蚕食。这种涌入过程的持续时间可以是高达20个流动单元的顺序，并表明夹带可以是一个情节的过程中，涌入事件加速周围的流体，即使它被推入一个狭窄的海湾，在那里它穿透T/NT接口的海湾蚕食。在湍流圆形射流中，卷吸猝发被发现是0.75的顺序，相当于在湍流边界层中发现的动量通量猝发。
2019-07-11 physics.flu-dyn
Centrifugal instability of Taylor-Couette flow in stratified and diffusive fluids
Coventry University（考文垂大学）
研究了分层和扩散流体中泰勒-库埃特流的离心不性，发现热扩散和分层对不性的影响可通过参数PN=N²Pr描述，并通过DNS和LSA分析了非线性特征和混沌状态。
2025-12-09 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Very viscous drops cannot break up
我们考虑一个轴对称的，自由悬浮的流体滴与表面张力，其粘度是如此之大，惯性和强迫由外部流体可以忽略不计。我们证明了无论初始条件是什么，夹断都不可能发生。
2004-08-23 physics.flu-dyn
An ALE method for simulations of axisymmetric elastic surfaces in flow
流体流动中的膜、壳和胶囊的动力学已成为计算物理和计算生物学的一个活跃的研究领域。这些弹性材料的小厚度使得它们能够有效地近似为超曲面，该超曲面表现出对面内拉伸和面外弯曲的弹性响应，可能伴随有表面张力力。在这项工作中，我们提出了一种新的ALE方法来模拟这样的弹性表面浸没在Navier-Stokes流体。该方法结合了高精度和计算效率，因为网格与弹性表面相匹配，因此可以用相对较少的网格点进行求解。这项工作的重点是轴对称的形状和流动条件，这是目前在广泛的生物物理问题。我们制定轴对称弹性表面力，并提出了一个离散化与表面有限差分耦合到不断发展的有限元。我们进一步发展了一个隐式耦合策略，以减少时间步长的限制。我们在几个数值测试的情况下，准确的结果可以实现在计算时间上的顺序分钟的单核CPU。我们展示了两个国家的最先进的应用程序，据我们所知，不能用任何其他数值方法模拟到目前为止：我们提出了第一个模拟观察到的形状振荡的新型微游泳壳和单轴压缩的生物细胞的皮质在AFM实验。
2020-01-21 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Diffusioosmosis of electrolyte solutions in axisymmetric channels
Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院弗鲁姆金物理化学与电化学研究所）
研究轴对称通道中盐溶液因浓度和压力降引起的流动，提出相关理论，计算通道\(\Delta p (Q)\)曲线，引入圆柱体近似，推导离子通量与流体总流速关系方程，为解释数据和设计微纳流体装置提供框架。
2026-08-28 physics.chem-ph physics.flu-dyn
Buoyancy segregation suppresses viscous fingering in horizontal displacements in a porous layer
本文研究了在水平多孔介质层中，低密度、低粘度的第二输入流体对周围流体的轴对称驱替问题。如果这两种流体已经被浮力垂直分离，则流动变得自相似，其中输入流体优先在上边界附近流动。我们表明，这种轴对称的自相似流是稳定的任何粘度比的依赖于角度的扰动。由于流体的浮力分离，Saffman-Taylor不稳定性被抑制。分离电流的径向范围与粘度比成反比。侵入体的这种水平延伸消除了与粘度对比相关的流体之间的压力梯度的不连续性。因此，即使对于任意小的密度差，粘性指进在后期也被关闭。通过界面形状和压力梯度的耦合问题的数值积分，并通过互补渐近分析，预测每个模式的衰减率，证实了稳定性。结果被扩展到各向异性和垂直非均匀层。界面可能有陡峭的激波状区域，但当流体被浮力隔离时，流动总是稳定的，就像在均匀层中一样。
2022-07-13 physics.flu-dyn
Fingering instability of self-similar radial flow of miscible fluids in a Hele-Shaw cell
本文理论研究了 Hele-Shaw 盒中径向源流可混溶驱替的线性稳定性，证明黏度比大于3/2时发生指进不稳定，并通过渐近分析揭示了增长率与波数及黏度比的关系。
2025-01-28 physics.flu-dyn
Dynamics of a vortex column of supercritical fluid across the pseudo-boiling line
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
通过低马赫数数值模拟，研究超临界CO₂涡柱在拟沸腾线附近的热分层演化，发现粘性效应主导涡量变化，并识别出三种额外粘性机制，其中涡旋与粘性/密度梯度相互作用可产生反向涡量。
2026-06-17 physics.flu-dyn
An active particle in a complex fluid
在这项工作中，我们研究了非牛顿流体中具有预定表面速度的活性颗粒。我们采用功的互等定理，以获得一个活跃的球形粒子的速度与任意轴对称的滑移速度，否则静态的二阶流体。然后，我们确定一个diffusiophoretic Janus粒子的运动是如何影响复杂的流体流变学，即粘弹性和剪切变稀粘度，相比牛顿流体，假设一个固定的滑动速度。我们发现，Janus粒子可能会更快或更慢的粘弹性流体，但总是在剪切稀化流体相比，牛顿流体更慢。
2017-05-19 physics.flu-dyn
Instability of microbial droplets growing on viscous substrates
Courant Institute of Mathematical Sciences, New York University（纽约大学柯朗数学科学研究所）；Center for Computational Biology, Flatiron Institute（平顿研究所计算生物学中心）
研究了在粘性基质上生长的微生物液滴的稳定性问题，通过建立模型分析生长引起的应力、营养消耗导致的密度变化以及由此产生的流体流动，发现生长力稳定轴对称解而浮力力使其不稳定。
2026-05-19 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Asymptotic self-similar blow-up profile for three-dimensional axisymmetric Euler equations using neural networks
Princeton University（普林斯顿大学）；Brown University（布朗大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Centre de Recerca Matemàtica（数学研究中心）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
本文用物理信息神经网络首次发现二维Boussinesq与三维Euler方程的光滑自相似爆破剖面，并构造了Córdoba-Córdoba-Fontelos方程的首个不稳定自相似解，为计算机辅助爆破证明奠定基础。
2023-05-07 cs.LG math.AP physics.flu-dyn
Pressure-driven viscoelastic flow in axisymmetric geometries with application to the hyperbolic pipe
本文研究了轴对称管道中的稳态不可压缩粘弹性流动，采用Oldroyd-B方程并通过润滑近似和八阶正则摄动法求解，发现双曲管道的压降和Trouton比可由修正Deborah数和聚合物粘度比表示，Padé近似增强了解的收敛性且与数值模拟高度吻合。
2023-12-22 physics.flu-dyn
Static stability of collapsible tube conveying non-Newtonian fluid
研究了输运非牛顿流体的Starling电阻器的全局静稳定性。斯特林电阻器由两个刚性圆管和安装在它们之间的轴对称可折叠管组成。上游和下游压力是边界条件以及可收缩管外部压力。提出了准一维模型，得到了一个以无量纲参数表示的边值问题。边值问题的非唯一性被认为是静态不稳定。数值研究了参数空间中定义曲面的不稳定性解析条件。建立了流体流变性对可伸缩管稳定性的影响规律。
2014-12-19 physics.flu-dyn
