Excess shear force exerted on oscillating plate due to a nearby particle
本文从理论上研究了在无限大水平面上存在刚性悬浮颗粒时，该平面上的剪切力在横向快速振荡时的作用。这项研究主要是由石英晶体微天平（QCM-D）技术，它依赖于分析响应（复阻抗）的快速振荡（在MHz范围内）的石英晶体盘在液体介质中，由于在其表面吸附的小物质。事实上，悬浮在振荡晶体附近的液体介质中的小物质也可能有助于阻抗，因为它们改变了悬浮液体施加在石英晶体上的局部剪切力。对于一个稀悬浮液的贡献的单个颗粒是添加剂，因此，我们的分析是有限的，由于一个单一的球形颗粒位于任意距离以上的平面上的过剩剪切力。三种不同的情况被认为是：（i）高固体惯性的极限情况下，而重粒子可以被认为是固定的;（ii）任意质量的自由悬浮粒子，进行流体介导的时间周期性旋转和平移和（iii）吸附粒子移动与板作为一个整体，而不旋转。对于小振幅平面振荡，非定常Stokes流动方程适用。我们使用反射的方法构造这些方程的级数解，而其项被显式地写出。由于离开振荡板的流动的指数衰减，仅包含少量低阶项的截断序列显示出与严格的数值结果对于宽范围的颗粒尺寸和分离距离的极好的一致性。目前的研究结果支持的概念，悬浮的小物质的流体动力学的贡献，测量阻抗是不可忽略的，甚至占主导地位。
2022-10-19 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
Measurement of flow birefringence induced by the shear components along the optical axis using a parallel-plate-type rheometer
本文利用高速偏振相机和平行板型流变仪，测量低黏弹性流体中沿光轴剪切分量诱导的流动双折射，揭示其随应力单调增加并对剪切速率呈幂律关系。
2023-08-21 physics.flu-dyn physics.optics
Consistency between the attached-eddy model and the inner-outer interaction model: a study of streamwise wall-shear stress fluctuations in a turbulent channel flow
内外相互作用模型（Marusic，Mathis & Hutchins，Science，vol.329，2010，193-196）和附着涡模型（Townsend，Cambridge University Press，1976）分别是描述多尺度湍流相互作用和高雷诺数壁边界湍流对数区域中含能运动组织的两个基本模型。本文将附加描述与附壁涡模型耦合，描述了附壁涡引起的流向壁面剪切脉动的产生过程。然后，借助于内外相互作用模型，分离了槽道湍流中由附着涡产生的流向壁面切应力脉动。通过对这两个模型的统计数据进行直接比较，可以看出它们是一致的，并且可以相互补充。同时，通过验证强自相似性和扩展自相似性的有效性，进一步证明了附加涡的叠加严格遵循一个可加性过程。此外，我们提出了一个高斯模型来表征瞬时分布的流向壁面切应力，从附着涡叠加。这些研究结果对发展先进的壁面降阶模型具有重要意义。
2022-05-16 physics.flu-dyn
Haematocrit and Shear Rate Modulate Local Cell-free Layer Thickness and Platelet Margination in Blood Flow Along a Sinusoidal Wall
Università degli Studi di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）；CEINGE Biotecnologie Avanzate “Franco Salvatore”（CEINGE先进生物技术“弗朗哥·萨勒瓦托雷”中心）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
研究探讨血红蛋白浓度和剪切速率如何影响红细胞动力学、细胞外层厚度及血小板边缘迁移，揭示血小板聚集体形态演变机制，为血栓治疗提供理论依据。
2026-04-07 physics.bio-ph physics.flu-dyn q-bio.TO
Spatial ordering due to hydrodynamic interactions between a pair of colliding drops in a confined shear
数值模拟了粘性液滴在约束剪切中的成对碰撞，结果表明约束会显著改变液滴的运动轨迹。与自由剪切相反，此处液滴向中心线移动，产生零横向流分离和净流向分离。后者随毛细管数的倒数和限制的立方（壁之间的距离）而变化。流向分离不依赖于液滴的初始位置。对这一现象提出了分析理论。
2012-01-14 physics.flu-dyn
Shear-driven arrest of dip-coating film entrainment
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Sorbonne Université, CNRS and IUF, UMR 7190, Institut Jean Le Rond d’Alembert（索邦大学，法国国家科学研究中心及法国高等研究学院，UMR 7190，让·勒朗·达朗贝尔研究所）
研究发现反向层流气体流施加的切向剪应力可提高浸涂薄膜夹带的临界速度，通过模拟推导表达式，实现了对不同平板速度下临界气体流的确定。
2026-10-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Buckling instability of a thin-layer rectilinear Couette flow
我们分析的屈曲稳定性的薄，粘性片材时，受到简单的剪切，提供条件的发病占主导地位的面外模式使用两种模式：（i）一个渐近理论的动态粘性板和（ii）完整的斯托克斯方程。在任一种情况下，板通过粘性阻力、表面张力和相对于下层较稠密流体的浮力的组合而稳定。在厚度为零的极限情况下，板以与浮力无关的剪切速率$γ/(μd)$屈曲，其中2d是板厚度，$γ$是上下表面之间的平均表面张力，$μ$是流体粘度。对于较厚的板稳定的相等的表面张力在上，下表面，在和以上的发病，最不稳定的模式具有中等波长，是固定的框架中的中心线，跨越宽度的板与波峰和波谷对齐约$45^\circ$的墙壁和密切类似的弹性剪切模式。能屈曲的最厚板的长宽比（厚度/宽度）约为$\EC$，并且仅通过内部粘性阻力稳定。我们表明，粘性板模型只能准确地描述了发病的失稳薄板，但提供了一个很好的描述最不稳定的模式以上发病。最后，我们表明，通过修改板模型，将平流和模型材料框架不变，它是可能的，以扩展其预测能力来描述相对较短的行波。
2011-03-10 physics.flu-dyn
Dynamic rheology of a supercooled polymer melt in non-uniform oscillating flows in rapidly oscillating plates
采用分子动力学和计算流体动力学的混合模拟方法，研究了快速振动板之间由十个珠粒组成的短链聚合物熔体在不同振动频率下的动态流变学。在快速振荡板中，由于流体的惯性，在板上产生不均匀的边界层流动，并且熔体的局部流变特性根据局部流场而在空间上变化。远离板，局部应变随着振荡频率的增加而减小，使得动态流变学在低振荡频率而不是高振荡频率下偏离线性模量。相反，在板附近，局部应变率随着振荡频率的增加而增加，从而在高振荡频率下增强剪切稀化。在板附近，动态粘度主要是独立的振荡频率，剪切稀化行为变得类似于在稳定的剪切流中观察到的。通过频谱分析和Lissajous-Bowditch曲线对非线性流变特性进行了研究。研究发现，由于振动板上的非滑移边界，高次谐波相对于线性谐波的分数幅值在边界层内被抑制。我们还发现，熔体在不同位置之间表现出循环间剪切变稀，但在板块附近的固定位置表现出循环内剪切变稠。
2011-08-19 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Tuning Cross-stream Lift in Viscoelastic Shear: Distinct Hydrodynamic Signatures of Force-bearing and Force-free Mechanisms
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
研究了粒子在粘弹性剪切流中受外力驱动时的升力和阻力修正，发现驱动机制决定升力方向，力承载机制与力自由机制产生相反的升力。通过推导流场和应力，证明其差异源于不同的水动力扰动，产生不同的聚合物应力分布。
2026-06-08 physics.flu-dyn
von Willebrand Factor unfolding mediates platelet deposition in a model of high-shear thrombosis
高剪切条件下的血栓形成由机械敏感性血液糖蛋白血管性血友病因子（vWF）介导。vWF响应于强流动梯度而展开，并促进流动血液中血小板的快速募集。虽然vWF的血栓形成作用是公认的，但其在复杂流动中的构象反应在很大程度上被血栓形成的数值模型所忽略。我们最近提出了一个连续模型展开的vWF，在那里我们代表vWF运输和流动诱导的构象变化，使用对流扩散反应方程。在这里，我们将vWF组分纳入我们的血栓形成的多组分模型中，其中拉伸的vWF的局部浓度放大了自由流动的血小板的沉积速率，并减少了对沉积血小板的剪切清洁。我们使用三个基准来验证该模型：动脉粥样硬化血栓形成的体外模型、停滞点流和PFA-100，PFA-100是一种常用于筛选血管性血友病（vWD）的临床血液测试。模拟再现了在这些实验中观察到的vWF介导的血栓形成的关键方面，例如血栓位置、血栓生长动力学和阻断血小板-vWF相互作用的效果。PFA-100模拟与报告的正常血液和几种止血缺陷（即血小板减少症、1型vWD和3型vWD）的闭塞时间密切匹配。总体而言，在这项工作中提出的血栓形成的多成分模型，使宏观尺度的三维模拟血栓形成的复杂几何形状在广泛的剪切速率，并占定性和定量止血缺陷患者血液。结果还表明，vWF展开的连续体模型的效用，可以适用于其他数值模型的血栓形成。
2022-09-30 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Laminar free shear layer modification using localized periodic heating
通过数值求解二维纳维-斯托克斯方程，研究了局部周期性加热对有限厚度分流板下游剪切层空间发展的控制作用。在板尾缘，振荡热流边界条件被指定为剪切层的热强迫输入。热力强迫在后缘附近引入低水平的振荡涡度通量和驱动频率的斜压涡度。所产生的涡扰动可以独立地激发基本不稳定性，占剪切层卷起以及亚谐波不稳定性，鼓励涡配对过程更远的下游。我们证明，空间发展的剪切层的非线性动力学可以修改本地振荡热通量作为控制输入。我们相信，这项研究提供了一个基本的基础，使用热能沉积为基础的致动器，如热声器和等离子体致动器的流动控制。
2017-04-19 physics.flu-dyn
Role of Micellar Entanglement Density on Kinetics of Shear Banding Flow Formation
研究了胶束缠结数对泰勒-库埃特流中剪切带流形成动力学的影响。三组蠕虫状胶束的解决方案，每组具有类似的流体弹性和零剪切速率粘度，但具有不同的缠结密度，进行了研究下启动的稳定剪切。实验结果表明，在低弹性流体中，瞬态剪切带流动的特征是在一定的缠结密度范围内形成瞬态流动反转。在该范围之外，未观察到瞬态流动反向。对于中、高弹性组，在相对较小的纠缠密度下，存在瞬态流反转，而在较大的纠缠密度下，瞬态流反转消失。分析表明，壁面滑移和弹性不稳定性不影响瞬态流动特性。我们确定了胶束缠结数，应力平台的宽度，和瞬态流动逆转的程度之间的相关性。随着胶束缠结数的增加，应力平台的宽度先增加，然后，在较高的胶束缠结数，平台宽度减小。因此，我们假设瞬时流动逆转通过应力平台的宽度与胶束缠结数有关。
2022-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Symmetry Analysis in Linear Hydrodynamic Stability Theory: Classical and New Modes in Linear Shear
本文对二维不可压缩流体的线性剪切流的线性化纳维-斯托克斯方程进行了对称性分类。对称的完整集合被用来系统地导出不变的反函数。对称性分析把握了三种方法。其中两个是现有的，代表经典的正常模式和开尔文模式，而第三个是一种新的方法，并导致一个新的封闭形式的解决方案的旅行模式，表现出质的不同的行为在能量，形状和运动学相比，经典的方法。最后一种模式在无粘情况下是能量守恒的。它们在横流方向上是局部的，在流向方向上是周期性的。至于运动学，它们在横流方向上以恒定速度行进，而在顺流方向上，它们被基流加速。在粘性的情况下，模式预锻，由于高波数贡献的阻尼。
2013-10-09 physics.flu-dyn
Neural Operator Modeling of Platelet Geometry and Stress in Shear Flow
本文提出基于DeepONet的神经算子代理模型，利用LAMMPS高保真粒子模拟数据预测剪切流中血小板膜变形与累积应力，以较低成本实现多尺度血栓建模。
2025-03-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A self-sustaining process theory for uniform momentum zones and internal shear layers in high Reynolds number shear flows
本研究针对壁面剪切流中粘性精确相干态无法解释惯性区均匀动量区与内剪切层特性的问题，通过大雷诺数渐近分析提出新自维持过程理论，揭示剪切层不稳定性维持无粘流向滚转并形成相关结构的机理。
2020-06-29 physics.flu-dyn
Transition from shear-dominated to Rayleigh-Taylor turbulence
自然界中的湍流混合层通常以两股不同速度的流体之间存在平均剪切和不稳定浮力梯度为特征。取决于剪切力与浮力的相对强度，前者或后者可能主导两股流之间的湍流和混合。在本文中，我们提出了一个唯象理论，导致识别两个不同的湍流制度：早期制度，占主导地位的平均剪切，和后来的制度占主导地位的浮力。主要的理论结果包括识别的交叉时间尺度，区分剪切和浮力为主的湍流。这个交叉时间取决于三个大规模的流动常数，即浮力差，两股流之间的速度差，和重力加速度。我们验证我们的理论对直接数值模拟（DNSs）的时间湍流混合层与不稳定的分层复合。我们观察到，交叉时间正确地预测从剪切浮力驱动的湍流的过渡，在湍流动能生产，能谱标度和混合层厚度。
2021-06-17 physics.flu-dyn
Dynamics of spheroids in pressure driven flows of shear thinning fluids
剪切稀化流体的无惯性流动中的颗粒是生物学、生态学和微流体学中几个系统的模型表示。本文分析了椭球体在压力驱动的剪切稀化流体流中的运动。剪切稀化流体的流变学特性可用Carreau模型来描述。我们结合微扰技术和功的互等定理来描述长椭球体和扁椭球体的运动学特性。在此基础上，采用了两种微扰策略，一种在零剪切牛顿平台附近，另一种在无限剪切牛顿平台附近。在这两种情况下，我们发现，在压力驱动流动中，有效粘度的降低减小了球体的旋转时间周期。剪切稀化改变运动学的程度是颗粒形状的函数。对于长球形颗粒，当球体投影器沿速度梯度方向排列时，剪切稀化的效果最显著，而对于扁颗粒，当投影器沿流动方向排列时，该效果最显著。最后，比较了压力驱动流和简单剪切流中球体的翻滚行为，发现压力驱动流中的翻滚时间随Carreau数单调减小，剪切流的趋势是非单调的，在低Carreau数时，时间周期先增加，然后在高Carreau数时减小，剪切稀化不能解决Jefferey轨道的简并。
2023-03-11 physics.flu-dyn
Dissimilar heat transfer enhancement in spatially developing flow between parallel perforated plates by inducing a streamwise travelling-wave disturbance
Center for Research on Innovative Simulation Software, Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所创新模拟软件研究中心）
本研究提出用平行穿孔板被动诱导行波扰动，在Re=1500、L_p/L_s=6时获超30%类比因子提升，低雷诺数下也能实现异类传热强化。
2026-08-25 physics.flu-dyn
Impact of a floating flexible plate on the stability of double-layered falling flow
本文研究了顶面带有漂浮柔性板的双层降膜流动稳定性，通过数值求解广义Orr-Sommerfeld特征值问题识别出四种线性稳定性模态，发现柔性板在有限波数区影响显著，提高其刚度可抑制低波数区的不稳定性。
2023-05-17 physics.flu-dyn
Effects of shear flows on the evolution of fluctuations in interchange turbulence
本文用非微扰方法研究了不同类型的剪切流对交换湍流中涡量和粒子密度脉动演化的影响。对于相同的剪切强度，密度的运输是减少流光比纬向流，纬向流导致振荡死亡。在无粘性极限下，涡量（密度）由于流束或纬向流而按幂律增长（衰减），由于纬向流和流束的组合效应而按指数增长（衰减），并具有相同的剪切符号。带向流和带向流具有相反的剪切符号，导致多个频率的振荡。
2017-11-14 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Effects of non-parallelism on standard and magnetorheological measurements
本研究针对全血磁流变测量中的粘度异常问题，通过实验与数值模拟发现流变仪底板的微小倾斜（0.1°-0.3°）会引发几何非平行度，导致平行板与锥板测量产生显著误差及微观结构动力学改变，强调其影响不同于一般间隙误差，并可通过牛顿流体对比测量识别。
2025-07-17 physics.flu-dyn
Viscoelastic effect on steady wavy roll cells in wall-bounded shear flow
了解近壁减阻湍流流动的另一个步骤是检查层流背景下组织良好的流向涡中的流动。本文研究了Giesekus粘弹性流体在旋转平面Couette流动系统中的流动行为，该流动系统伴有稳态的滚动胞结构。通过将雷诺数和旋转数固定在提供稳定的波浪形滚动单元的值，即，一系列曲折的流向涡，Weissenberg数增加到2000（其中弛豫时间由壁速度和运动粘度归一化）。我们观察到，在粘弹性流动中，二次流（壁面法向和展向速度波动）被抑制，而流向分量被维持，并且波状滚转单元被调制成与流向无关的直滚转单元。在非湍流背景下，研究了平均剪切流、横摇单元引起的雷诺应力和粘弹性应力之间的动能输运。我们进一步讨论了调制机制及其与粘弹性壁湍流减阻现象的关系。
2019-09-10 physics.flu-dyn
Non-axisymmetric instability of shear-banded Taylor-Couette flow
最近的实验表明，剪切带流的半稀释蠕虫状胶束在泰勒-库埃特几何形状表现出流动的泰勒涡的形式不稳定。在这里，我们进行非轴对称的线性稳定性分析的扩散剪切带的Johnson-Segalman模型，并表明，这种不稳定性的性质取决于所施加的剪切速率。对于实验相关参数，我们发现，在应力平台的开始不稳定性是由带之间的界面，而大部分的应力平台是由高剪切速率带的体不稳定性。我们的工作显着改变了最近提出的剪切带流的轴对称分析的基础上的稳定性图。
2012-01-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear Instabilities in Granular Flows down on Inclined Plane
最近的实验[1]报道了两股颗粒流界面处的不稳定性，即在分离板下游的斜面上流动的两股相同颗粒流的界面处会形成破碎波。本文应用流体动力学不稳定性理论分析颗粒物质的剪切流动。结果表明，双流颗粒流的剪切不稳定性实际上来自于横向和流向能量梯度的竞争以及两股流的相互作用。我们认为，在流向的流动能量损失有一个稳定的效果，而由颗粒表面摩擦形成的摩擦力的横向分量作为不稳定性的来源。导出了描述稳定流和波动流之间过渡的方程。与实验数据得到了很好的定性一致。
2005-05-03 physics.class-ph physics.flu-dyn
The lift-up effect: the linear mechanism behind transition and turbulence in shear flows
横向扰动引起的流向速度扰动的形成和放大在剪切流中是普遍存在的。1975年Ellingsen和Palm明确指出的扰动增长机制是向湍流和自持湍流转变的关键过程。在这篇综述中，我们首先介绍了原始的推导和早期的研究，然后讨论了非模态增长的条纹，结果的提升过程中，在过渡和湍流剪切流。在第二部分中，对流体中的添加剂和第二相的提升过程的影响进行了讨论，并提出了新的结果，重点是颗粒负载的剪切流。对于所考虑的所有情况，我们认为提升过程是一个非常稳健的过程，总是作为亚临界转变的第一步。
2014-03-19 physics.flu-dyn
Responses to Disturbance of Supersonic Shear Layer: Input-Output Analysis
本研究结合大涡模拟与线性输入-输出分析，探究超声速剪切层扰动动力学，发现隔板后缘为最敏感扰动位置，且KH不稳定性主导能量放大，证明线性预测结构在非线性湍流中有效。
2024-07-24 physics.flu-dyn
A bilateral shear layer between two parallel Couette flows
我们考虑的剪切层的一种以前没有研究过我们的知识。与经典的自由剪切层相反，剪切区的宽度在流向方向上不变化，而是表现出横向变化。在一些简化假设的基础上，导出了新剪切层的解析解。通过与全纳维-斯托克斯方程的数值解的比较，证明了这些假设是合理的，在整个区域内，数值解与解析解的一致性优于1%。一个明确的公式被发现的剪切区的宽度作为壁法线坐标的函数。在层流状态下，该宽度与壁面速度无关。在相同的几何形状的并流层流湍流剪切层的初步结果也被提出。剪切层的不稳定性，然后开发，并导致在两个并流之间的界面处的不稳定的混合区。
2012-02-27 physics.flu-dyn
Kinetics of Shear Banding Flow Formation in Linear and Branched Wormlike Micelles
我们调查的流动演变的线性和分支蠕虫状胶束溶液与泰勒-库埃特（TC）细胞使用相结合的粒子跟踪测速，双折射，和浊度测量相匹配的流变学。两种溶液在一定的剪切速率范围内均表现出应力平台。在应力平台内的稳定剪切速率流动的启动下，线性和支化样品都表现出强烈的瞬态剪切稀化流动曲线。然而，虽然流动的线性解决方案演变成带状结构在较长的时间，流动的分支解决方案过渡到一个弯曲的速度分布没有证据的剪切带。流动诱导的双折射测量表明瞬态双折射带与强胶束对齐的线性溶液中的高剪切带。对于分支系统，在其他相同的Wi下，瞬态流动诱导的双折射更强。在较长的时间内，双折射带被混沌流取代，让人想起弹性不稳定性。在速度梯度-涡度平面中流动引起的浊度的可视化揭示了在线性解中高剪切带和低剪切带之间具有浊度对比的准稳定条带。然而，对于分支溶液，浊度在TC池间隙内均匀变化，证实了非带状准稳态测速结果。最后，我们表明，而弹性不稳定性的线性解决方案出现在高剪切带，在高Wi支化的解决方案的流动变得不稳定，由于端部效应，与增长的端部区域，最终跨越整个轴向长度的TC细胞。
2022-07-27 physics.flu-dyn
Numerical stability and three dimensionality of a streamline hyperbolic critical point in wake at low Reynolds number
本文对低雷诺数下流线奇异双曲/鞍形临界点（HSP）的数值稳定性及其与压力/流体通量发散的关系进行了数值研究。在不同雷诺数下考虑了三种典型构型：（a）孤立圆柱;（b）并排圆柱和（c）近壁圆柱。本文的目的是研究在不同雷诺数和不平衡剪切层相互作用下，热激表面的特性。据发现，HSP沿剪切层界面发展，并施加不利的压力梯度，这可能会恶化近尾流稳定性。HSP的固有特征与净正流体-流体发散和流体三维性有关。在HSP周围形成无涡停滞区，切断了尾流剪切层的动能供应，投射出三维流体通量，形成三维流向辫状流。这些发现证实和解释通过量化的流体通量发散，流体动力响应的圆柱（S）和次级拟能。本文的主要重点是揭示HSP之间的微妙的分析关系，压力/流体通量的发散，流体的三维性和不平衡的剪切层的相互作用。据作者所知，到目前为止，这些分析关系尚未在文献中报道。
2020-07-05 physics.flu-dyn
Mean velocity profiles and total shear stress profiles in adverse-pressure-gradient turbulent boundary layers considering history effect
本研究提出一种考虑历史效应的预测模型，通过引入由Clauser参数修正的摩擦速度尺度恢复流向自相似性，并开发估计-修正模型显式捕捉压力梯度流向导数，将总剪切应力分解为四部分，准确预测了逆压梯度湍流边界层的平均速度剖面和总剪切应力剖面。
2025-10-31 physics.flu-dyn
Interfacial instability of liquid films coating the walls of a parallel-plate channel and sheared by a gas flow
本文研究了平行平板通道壁面液膜在压力驱动气流作用下沿通道中心剪切的稳定性。该膜容易受到长波长的不稳定性，其动态行为被发现-足够低的雷诺数和厚的气体层-由两个耦合的非线性偏微分方程描述。据我们所知，这种耦合的膜厚度的完全非线性方程没有推导出以前。在材料性质和初始未扰动液膜厚度相等的条件下进行的线性稳定性分析可以用来确定界面主要是由剪切应力的变化还是由作用在它们上的压力梯度的变化而不稳定。弱非线性方程的分析表明，对应于一个消失的雷诺数的不稳定性是缺席的系统。此外，对于这种配置，沿两个界面出现的图案被发现是相同的长时间限制，这意味着电影是完全同步的。一个不同的设置，其中的液体膜具有相同的材料特性，但它们的未受干扰的厚度不同，进行了数值研究。结果表明，即使对于这种配置的界面波保持相位同步和密切相关的参数范围很广。这些发现对于狭窄管道中的多相流特别相关，例如在呼吸系统或微流体通道中。
2016-04-20 nlin.PS physics.flu-dyn
Spinning and tumbling of micron-sized triangles in a micro-channel shear flow
我们报告的角度动力学测量微米大小的等边三角形血小板悬浮在微通道剪切流。我们的测量证实，这种粒子在简单的剪切作用下像球体一样旋转和翻滚。由于三角形有角，我们可以直接观察旋转。通常，旋转频率不同于翻滚频率，并且旋转受到翻滚的影响。这引起双周期角动力学。
2017-12-22 physics.flu-dyn
Asymmetry of temporal cross-correlations in turbulent shear flows
我们调查的空间和时间之间的交叉相关性流向和正常的速度分量在三个剪切流：低维模型的涡条纹相互作用，直接数值模拟的近均匀剪切流和湍流边界层的实验数据。流向涡对流向条纹的驱动导致了短时关联的时间不对称性。在自由滑动情况下，靠近壁或边界表面，识别这种不对称性。进一步远离边界的不对称性变得较弱，并改变性质，表明其他过程的流行。非对称性测量的系统变化可以用作分离湍流剪切流中不同层的补充指标。不同流向位移处的极值位置可用于读出平均平流速度;由于结构正常延伸的不对称性，平均平流速度不同于平均流向速度。
2005-09-28 nlin.CD physics.flu-dyn
In-depth characterization and analysis of simple shear flows over regularly arranged micro pillars, II. Effect of pillar arrangement
通过高保真数值模拟，研究了微柱排列方式对流动特性和动量输运的影响。由于复杂的流动特性和动量输运机制，表面摩擦也得到了深入的研究。微柱呈四边形排列，通过改变柱排间的流向和展向距离获得不同的排列方式。结果表明，柱间距和柱间距对流动特性有不同的影响。当流向柱距离较小时，流向相邻柱之间的间隙中的微涡被显著抑制。展向柱间距的增加增强了从柱阵列上方的流动到微柱之间的空间中的流动的动量传递。当柱体间距较小时，沿流向相邻柱体间隙中的微涡相互连接，在每对展向柱体排之间形成管状涡。管状涡显著地减少了从上层流到下层流的动量输送。流向柱距的增加使动量通量略有增加。表面摩擦力可分解为三个分量，分别与微柱数密度的稀释效应和微涡的多面效应有关。这两个因子由流向和展向柱距离决定。已经彻底研究了总摩擦力及其分量对柱距的依赖关系。
2022-03-14 physics.flu-dyn
Modelling platelet dynamics in blood flow: an unresolved DEM approach
University of Geneva（日内瓦大学）；Johannes Kepler University（约翰·开普勒大学）
本研究提出介观尺度CFD-DEM血小板动力学模型，结合可变形红细胞描述，可低成本恢复形状驱动的血小板动力学，量化了血小板边缘化等特性及相关参数的依赖关系。
2026-08-31 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Deformation of an elastic body in low Reynolds number transport: Relevance to biofilm deformation and streamer formation
在本文中，我们得到的分析结果内的剪切应力分布的弹性体放置在低雷诺数运输。问题定义受到最近一项实验研究的启发（Valiei等人，Lab Chip，2012，12，5133-5137），其报道了在圆柱形刚性微柱上形成的细菌生物膜的流动触发变形为称为流光的长丝状结构。在我们的分析中，我们考虑一个有限厚度的弹性体（形成一个边缘）放置在一个刚性圆柱体上，即，我们在实验中模拟生物膜结构。我们考虑Oseen流动解来描述低雷诺数下圆柱形弹性结构的输运。弹性结构内部的应力和应变分布被发现是位置，泊松比，初始厚度的弹性边缘和流动驱动的剪切应力的弹性体的剪切模量的比率的函数。更重要的是，这些分析，这可以被视为第一个正式的分析，以了解与生物膜流光形成相关的流体-结构-相互作用的问题之一，帮助我们解释几个定性方面与流光形成在不同的实验报告。
2015-01-11 physics.flu-dyn
Thermal boundary layer structure in low-Prandtl-number turbulent convection
本文通过在二维方箱中直接数值模拟瑞利数（$Ra$）到$10^9$的Rayleigh-Bénard对流，研究了Prandtl数（$Pr$）为0.021时热边界层的结构.在流动中的大规模流通分为三个不同的区域的水平板，我们观察到，当地的热BL厚度在羽流喷射区域大于那些在羽流的影响和剪切为主的地区。此外，局部BL宽度随着$Ra^{-β(x)}$减小，其中$β(x)$取决于板处的位置。我们发现，$β(x)$在冲击区和剪切区几乎相同，并且小于弹射区。因此，当地的BL宽度减少更快地在喷射区域比那些在剪切和冲击区域，我们估计，热BL结构将是均匀的整个水平板$Ra \geq 8 \times 10^{12}$在我们的低$Pr$对流。我们比较的热BL公司在不同的位置在板与普朗特-Blasius-Pohlhausen（PBP）的配置文件，并发现偏差无处不在的所有瑞利数。然而，如Zhou \& Xia（{ \it Phys. Rev. Lett.}，vol.104，2010，104301），与剪切和冲击区域中所有瑞利数的PBP分布很好地一致，而它们在喷射区域中仍然偏离。我们还发现，尽管随着$Ra$的增加波动越来越大，但低$Pr$对流中的热边界层是过渡性的，尚未完全湍流。
2021-01-08 physics.flu-dyn
Local transient rheological behavior of concentrated suspensions
本文报道了浓非布朗悬浮液剪切瞬态响应的实验研究。悬浮液的剪切粘度使用配备有允许测量速度场的粒子图像测速（PIV）装置的宽隙Couette流变仪测量。由悬浮在牛顿指数和密度匹配的液体中的PMMA颗粒（直径为31 $μ$ m）制成的悬浮液足够透明，以允许对颗粒浓度高达50%的局部速度进行精确测量。在宽间隙库埃特池中，剪切诱导的颗粒迁移是由流动剖面的时间演化的测量证明。一个特殊的径向区域的间隙中确定的粘度保持不变。在该特定位置处，局部颗粒体积分数被视为平均颗粒浓度。当剪切流被逆转时，悬浮液的局部剪切瞬态响应在颗粒体积分数被很好地定义的这一点上被测量。这里给出的局部流变测量结果证实了Gadala-Maria和Acrivos（1980）的宏观测量结果。在剪切反转之后，粘度经历阶梯状降低，降低得更慢，并且在再次增加以达到平台之前通过最小值。在改变颗粒浓度时，我们已经能够表明，最小和平台粘度不服从相同的标度律相对于颗粒体积分数。这些实验结果与Mills和Snabre（2009年）预测的缩放以及对随机悬浮液进行的数值模拟结果一致[Sierou和Brady（2001年）]。最小值似乎与各向同性悬浮液的粘度相关，或者至少与颗粒不通过非流体动力相互作用的悬浮液的粘度相关，而平台值将对应于由剪切结构化的悬浮液的粘度，其中非流体动力起关键作用。
2011-11-29 physics.flu-dyn
An upper bound for passive scalar diffusion in shear flows
本文研究具有有限均方速度梯度的一般$n$维剪切流$\u=u(y,z,...,t)\hat{x}$平流作用下被动标量$Θ(\r,t)$的扩散。不可压缩流的单向性使流向标量梯度$\partial_xΘ$保持不变，只允许横流分量被剪切效应放大。这种扩增相对较弱，因为重要的贡献因子$\partial_xΘ$是保守的，有效地呈现缓慢的扩散过程。研究发现，标量方差$<Θ^2>$的衰减满足$d<Θ^2>/dt\ge -Cκ^{1/3}$，其中$C>0$是一个常数，依赖于流体速度梯度和$Θ$的初始分布，$κ$是分子扩散系数.这一结果推广到具有有限均方角速度梯度的平面和球面上的轴对称流。
2007-05-08 physics.flu-dyn
Some new parallel flows due to Lorentz forces in electrically conducting fluids
本文研究了平行平板间充分发展流动和平行洛伦兹力作用下导电流体平板上的薄膜流动。精确的解析解推导出速度，流量和壁面切应力在板。速度结果见图。所有这些流动都是新的，并首次在文献中提出。
2007-01-24 physics.flu-dyn
Faraday-waves contact-line shear gradient induces streaming flow and tracers' self-organization: from rotating rings to spiral galaxy-like patterns
在这封信中，我们实验证明了在一个狭窄的容器中的纵向法拉第波的作用下的小示踪剂的自组织。我们观察到一个恒定电流的形成划分在小细胞的法拉第波的对称性的接口。这些流动电流在每个单元中旋转，并且它们的循环随着波幅而增加。这种流动驱动示踪剂形成图案，其形状取决于法拉第波的振幅：从低到高振幅，我们发现分散的示踪剂，一个狭窄的旋转环和螺旋星系状图案。本文首先描述了地震波的主要模式特征，并对地震波和示踪剂的运动进行了描述。然后，我们实验表明，主要来源的流来自于时间和空间相关的剪切壁接触线，由法拉第波本身创建。最后，我们提出了一个2D模型，认为在法拉第实验中存在的最小成分，即静止循环，拉伸组件由于振荡波和稳定的收敛场，结合产生所观察到的自组织模式。
2020-07-20 nlin.PS physics.flu-dyn
Collective locomotion of two-dimensional lattices of flapping plates
本文研究了不可压流场中矩形和菱形格点拍动板在雷诺数为O（10- 100）时的推进特性。我们改变五个参数：拍打幅度、频率（或雷诺数）、板之间的水平和垂直间距以及迎面而来的流体流速度。在流向方向上紧密排列的格子在相邻的板之间产生强烈的涡流偶极子。当这些偶极子在临界流速下从上游方向切换到下游方向时，晶格从产生阻力急剧过渡到产生推力。在这些转变附近，流动呈现出各种周期性和非周期性状态，有或没有上下对称性，并且可以出现多个稳定的自推进速度。随着流向间距的增加，板可能会脱落撞击下游相邻板的典型涡流尾流。由于横向间距小，矩形网格产生净阻力，而菱形网格可能产生净推力，有时效率很高。随着横向间距的增加，矩形网格开始产生推力，最终效率略高于菱形网格，因为这两种类型的网格流会聚。在Re = 70时，时间周期格子流的最大弗劳德效率约为孤立板的两倍。在较低的Re下，网格的效率优势增加，直到孤立的扑动板不再产生推力。在小间隙和大流向间距的限制下，分别在两种情况下，板之间的小间隙和Poiffille-like流动，可以估计产生格子流所需的平均输入功率。对于这两种晶格，随着横向间距变大（并发生推力），平均输入功率饱和。在小的横向间距下，当板重叠时，菱形晶格的输入功率可能大得多，导致弗劳德效率降低。
2020-07-28 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Synchronized molecular-dynamics simulation for the thermal lubrication of a polymeric liquid between parallel plates
作者[Phys. Rev. X { \bf 4}，041011（2014）]最近提出的同步分子动力学模拟被应用于平行板之间的聚合物润滑的分析。通过改变聚合物液体的导热系数，研究了聚合物液体的流变特性、聚合物链的构象变化以及由于粘性加热而引起的温度升高。结果表明，在较小的剪切应力作用下，聚合物液体的温度与导热系数成反比地略有升高，而导热系数的变化对聚合物液体的表观粘度影响不大。然而，在大的剪切应力下，由于剪切变形和粘性加热的相互作用，通过改变热导率，聚合物液体发生转变行为。该转变的特征在于Nahme-Griffith数$Na$，其被定义为在特征温度下粘性加热与热传导的比率。当Nahme-Griffith数超过1时，聚合物液体的温度迅速升高，表观粘度也随着热导率的降低呈指数下降。对于$Na<1$，剪切流使聚合物链的构象拉伸和排列，而对于$Na>1$，分子的热运动使聚合物链的共格结构受到干扰。
2015-03-25 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Resistive instabilities in sinusoidal shear flows with a streamwise magnetic field
在具有有限电阻率和粘性的不可压缩磁流体力学（MHD）框架下，研究了初始均匀流向磁场作用下正弦剪切流的线性稳定性。在流体动力学的情况下，这种流动是不稳定的开尔文-亥姆霍兹不稳定性。在理想MHD中也是如此，其中耗散被忽略，只要磁场强度不超过临界阈值，超过该临界阈值，磁张力使流动稳定。在这里，我们证明，包括粘度和电阻率引入两种新的模式的不稳定性。其中一种模式，我们称之为连续不稳定阿尔芬波，因为它与剪切阿尔芬波有关，存在于任何非零磁场强度，只要磁普朗特数$Pm < 1$。我们提出了一个简化的模型，揭示了它的激发机制是由Dubrulle和Frisch（1991）描述的周期性剪切流的负涡粘性。最后，我们证明了这种模式的饱和在一个准稳态占主导地位的反向传播孤子。
2022-04-22 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
The role of fluid friction in streamer formation and biofilm growth
本文通过OCT实验研究不同壁面剪切应力下枯草芽孢杆菌生物膜的微菌落结构与生长规律，发现流线体由基础结构诱导的二次流触发，并建立摩擦限制生长模型解释生物膜体积线性增长且速率与剪切应力成反比的机制。
2024-03-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Giant deviation of a relaxation time from generalized Newtonian theory in Discontinuous Shear Thickening suspensions
研究了玉米淀粉在水中的非连续剪切增稠悬浮液的瞬态弛豫。我们进行了2种类型的松弛实验，从平行板流变仪中的稳定剪切开始，然后停止顶板旋转并测量瞬时扭矩松弛，或者去除板上的扭矩并测量瞬时工具旋转。我们发现，在低重量分数$ϕ_{eff}<58.8\pm0.4\%$，悬浮液表现出的松弛行为与广义牛顿流体一致。然而，对于更大的重量分数$58.8\% < ϕ_{eff} < 61.0\%$，接近液-固转变$ϕ_c=61.0\pm0.7\%$，我们发现弛豫行为不同于广义牛顿模型。在此范围内的弛豫时间与剪切增稠开始时的临界剪切速率的倒数成比例。在此范围内的弛豫时间是相同的应力和速率控制的实验，而不是从弛豫时间计算的粘度，这是预计在广义牛顿模型中的固有材料参数。测量的弛豫时间和广义牛顿预测之间的差异被发现是高达$10^4$，和外推发散的极限$ϕ_c$的广义牛顿预测接近0。在最高权分数下，测量的弛豫时间尺度为$\sim 1$ s的量级。这个时间尺度是肉眼可以分辨的，这一事实对于理解这些系统中常见的一些动态现象可能很重要。我们还表明，使用临界剪切速率$\dotγ_c$在剪切增稠的开始，以表征有效的重量分数，可以更精确地表征材料性能附近的临界点$ϕ_c$，使我们能够解决这个过渡如此接近$ϕ_c$。
2017-11-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Evolution of turbulent spots in a parallel shear flow
采用全三维数值模拟方法研究了平行剪切流中湍流斑的演化过程。流动由自由表面限定，并由体积力驱动。在展向斑点横截面中可以确定三个区域：湍流内部，具有突出的流向条纹和旋涡的界面层和由斑点的存在引起的具有大尺度流动的层流外部区域。在靠近光斑界面的区域，可以清楚地观察到由非正态放大引起的流向条纹的抬升现象。该点的特征可以是指数衰减的前缘，其移动速度不同于横流流出速度或流向滚转模式的展向相速度。斑点的增长似乎与大尺度外部流动密切相关，因为沿下游方向延伸穿过盒的湍流带不显示大尺度流动，并且不增长。定量地说，大尺度流动在斑点附近引起线性不稳定，但相关的锋速度太小，无法解释斑点的扩展。
2001-03-26 nlin.CD physics.flu-dyn
Analytical solution of the $μ(I)-$rheology for fully developed granular flows in simple configurations
利用最近提出的$μ(I)$连续介质模型，我们研究了理论上稳定的和充分发展的颗粒流在两种配置：一个平面剪切细胞和通道由两个平行的板（Poietille配置）。在这样的描述中，粒状介质表现得像流体，其粘度是惯性的函数。在剪切平面几何中，我们的计算预测剪切带的高度与$U_0^{1/4}P_0^{1/2}$成比例，其中$U_0$是移动板块的速度，$P_0$是施加在其顶部的压力。在Poiffille配置中，介质在横向边界之间被剪切，并且活塞流位于通道的中心。活塞流的大小被发现增加的压力梯度降低。我们表明，对于小的压力梯度，颗粒状材料的行为就像一个宾汉塑性流体。
2013-09-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Concentration regimes in salt-free aqueous xanthan solutions under shear
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；NETZSCH-Gerätebau GmbH（NETZSCH设备制造有限公司）
研究盐自由水性黄原胶溶液在剪切下的浓度区域，发现其粘度与浓度的关系遵循幂律，区分了六个不同浓度区域，并探讨了剪切速率对粘度行为的影响。
2026-04-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Parallel-disk and cone-and-plate viscometry of a viscoplastic hydrogel with apparent wall slip
水凝胶广泛用于无数应用中，包括生物医学和个人护理领域中的那些应用。通常是流变学，即，水凝胶的流动和变形特性决定了它们的功能。然而，水凝胶普遍存在的粘塑性和相关的壁滑移行为阻碍了其流变材料功能的准确表征。在这里，平行盘和锥板粘度计用于表征交联的聚（丙烯酸），PAA，水凝胶（卡波姆，特别是卡波姆）的剪切粘度和壁滑移行为。它表明，平行盘粘性，即，两平行圆盘间的定常扭转流动而不是锥板流动可以明确地确定粘塑性本构方程的屈服应力等参数和壁面滑移行为。来自平行盘粘度计的间隙依赖性数据然后可用于表征水凝胶的剪切粘度和壁滑移行为的其它参数。通过计算得到的速度分布和扭矩与实验结果的比较，验证了壁面滑移和Herschel-Bulkley型粘塑性本构方程参数在描述水凝胶流动和变形行为中的准确性。优秀的协议，发现反映了剪切粘度和壁滑移的参数的准确性，并表明，这里展示的方法提供了必要的手段，详细了解水凝胶的稳定流动和变形行为。对水凝胶的粘塑性性质和壁滑移行为的这种详细理解然后可以用于设计和开发在医疗和其他工业领域具有更广泛应用的新型水凝胶，以及用于寻找其加工和制造的最佳条件。
2021-12-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Heat transport by laminar boundary layer flow with polymers
最近的实验观察的动机，我们认为一个稳态的普朗特-布拉修斯边界层流与聚合物上面稍微加热的水平板和研究如何热传输可能会受到影响的聚合物。我们讨论了如何一组方程可以推导出的问题，以及如何这些方程可以通过数值求解的迭代方案。通过执行这样一个计划，我们发现，聚合物的效果相当于产生一个空间依赖性的有效粘度，首先增加从零剪切值在板，然后迅速降低到零剪切值远离板。我们进一步表明，这种有效的粘度导致阻力的增强，这反过来又导致热传输的减少。
2011-04-23 nlin.CD physics.flu-dyn
Turning bacteria suspensions into a "superfluid"
在大范围的剪切速率和浓度下，测定了大肠杆菌活性悬浮液在简单剪切下的流变学响应。得到了表征剪切下细菌组织的有效粘度和时间尺度。在稀释状态下，我们提供了低剪切牛顿平台的证据，其特征是剪切粘度随着浓度的增加而降低。在半稀释状态下，对于特别活跃的细菌，悬浮液显示出“超流体”样的过渡，其中对剪切的粘性阻力消失，从而表明宏观上，由剪切组织的推动游泳者的活动能够完全克服由于粘性损失引起的耗散效应。
2015-03-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stochastic Structural Stability Theory applied to roll/streak formation in boundary layer shear flow
随机结构稳定性理论（SSST）提供了一个自治的，确定性的，非线性动力系统的发展的统计平均状态的湍流系统。在这项工作中，SSST适用于理解的自由流湍流（FST），并与旁路过渡在边界层的辊/条纹结构的形成的问题。横流/展向平面中的滚转结构和相关的流向条纹被证明是FST和平均流之间相互作用的线性不稳定性。在这种相互作用中，由FST产生的非相干雷诺应力通过扰动流向条纹来组织，以相干地迫使扰动滚转引起流向条纹扰动的放大，并通过这种反馈导致滚转/条纹/湍流复合体的不稳定性。支持滚转/条纹/湍流复合不稳定性的主要湍流扰动结构是斜波形式的非正常最佳扰动。在STM激发参数的分叉处出现了导致滚动/条纹结构的合作线性不稳定性。这种结构不稳定性最终在有限振幅下非线性地平衡，尽管由此产生的统计平衡流向条纹是弯曲的，但相关的流动是稳定的。通过这种机制形成和平衡的辊/条纹结构可以追溯到非正常的基础之间的相互作用的扰动和模态稳定系统中的平均流量。
2010-11-05 physics.ao-ph physics.flu-dyn
