Molecular dynamics simulations of oscillatory Couette flows with slip boundary conditions
采用非平衡分子动力学模拟研究了界面滑移对单原子液体稳态流动和时间周期流动的影响。流体相被限制在原子级光滑的刚性壁之间，并且通过移动其中一个壁来诱导流体流动。在稳态剪切流中，滑移长度几乎与剪切速率成线性关系。我们发现，在振荡流的速度分布很好地描述了斯托克斯流的解决方案与滑移长度取决于当地的剪切速率。有趣的是，在稳定的剪切流中获得的滑移长度的速率依赖性恢复时，在振荡流中的滑移长度被绘制为局部剪切速率幅值的函数。对于这两种类型的流动，在液体-固体界面处的摩擦系数与固体壁附近的第一流体层的结构相关。
2012-08-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The influence of boundary conditions and interfacial slip on the time taken to achieve a nonequilibrium steady-state for highly confined flows
本研究通过NEMD模拟发现，无滑移边界下反向滑动壁流平衡时间比单滑动壁快4倍，滑移系统平衡时间更长，高滑移水-石墨烯系统增强超两个数量级。
2025-09-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The rapidly advancing contact line Part-1: Navier slip and microscale inertial effects
Sorbonne Université（索邦大学）；Institut Universitaire de France（法兰西学院）
研究通过模拟揭示接触线推进中Navier滑动模型与微尺度惯性效应的兼容性，发现惯性效应在实验区域至关重要，不支持滑动模型的否定。
2026-10-14 physics.flu-dyn
Effect of micelle breaking rate and wall slip on unsteady motion past a sphere translating in wormlike micellar solutions
在最近的数值研究中，我们已经表明，在蠕虫状胶束溶液中，当Weissenberg数超过临界值时，由于球体下游的长胶束破裂，导致了球体在蠕虫状胶束溶液中稳定平移的不稳定运动。Sasmal，在蠕虫状胶束溶液中稳定平移的球体的非定常运动：数值分析，流体力学杂志，912，A52，2021）。该研究进一步表明，这种不稳定的运动是强烈的胶束破碎速率和壁滑移存在于球表面上的影响。特别是，我们发现，这种不稳定的运动的发病延迟到较高的韦森伯格数的胶束破碎率降低，或者换句话说，作为胶束变得难以打破。此外，我们观察到，在某些值的胶束破碎率，在流场从稳定到不稳定的过渡发生的Weissenberg数的增加，然后再次，从不稳定到稳定的过渡发生的Weissenberg数进一步增加。因此，存在一个魏森伯格数窗口，在该窗口中，可以看到经过平移球的这种不稳定运动。另一方面，我们表明，在球面上的壁滑的存在下，抑制这种不稳定的运动过去的翻译领域，并在这项研究中提供了一个可能的解释。
2021-04-15 physics.flu-dyn
Annular Newtonian Poiseuille flow with pressure-dependent wall slip
本文解析研究环形牛顿泊肃叶流动中随压力指数变化的壁面滑移，采用二阶正则扰动与收敛加速，揭示滑移强度、Reynolds 数和环形间隙对平均压降的影响。
2024-09-07 physics.flu-dyn
Arbitrary slip length for fluid-solid interface of arbitrary geometry in smoothed particle dynamics
我们在光滑粒子流体动力学和光滑耗散粒子动力学模拟中模拟了任意几何形状的流固界面处的滑移边界条件。在界面附近准稳态切向速度线性分布的假设下，可以指定任意的滑移长度$b$，并且相应地，可以计算每个边界颗粒的人工速度。因此，作为输入参数的$b$会影响界面附近耗散力和随机力的计算。对于$b \to 0$，恢复无滑移，而对于$b \to \infty$，实现自由滑移。从技术上讲，我们设计了两种不同的方法来计算任何边界粒子的人工速度。第一个有一个简洁的原则，并能胜任简单的几何形状，而第二个是微妙的，负担得起的复杂几何形状。稳态和瞬态流动模拟中的滑移长度与预期的滑移长度一致。作为示范，我们广泛地应用这两种方法来模拟弯曲的通道流，在管流和复杂的微血管内的流动，其中所需的滑移长度在流体-固体界面规定的椭圆体的动态。所提出的方法同样适用于其他粒子方法，如耗散粒子动力学和移动粒子半隐式方法。
2023-03-11 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Slip behavior during pressure driven flow of Laponite suspension
以Laponite悬浮液为模型触变流体，研究了压力驱动下的管流。通过加入氯化钠盐以改变离子强度来控制悬浮液老化的趋势。我们使用注射泵来规定流量，并观察到获得了稳态流量。不寻常的是，保持恒定流速所需的稳态压降随着流速的增加而降低，这与Poiffille流的预期形成了质的对比。我们表明，通过改变流速，盐浓度，和流动的几何形状（管道直径和长度）得到的实验结果可以崩溃到一个单一的通用曲线，可以合理化，通过调用滑移的悬浮液在管壁。Laponite悬浮液表现出塞状流动，在管壁处屈服。结果表明，滑移长度与流量成线性关系，与管径成反比。
2021-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A high-level programming-language implementation of topology optimization applied to steady-state Navier-Stokes flow
我们提出了一个通用的高级编程语言实现非线性拓扑优化。我们的实现是基于商业软件包Femlab，它允许范围广泛的优化目标，可以很容易地处理。我们通过对稳态Navier-Stokes流问题的研究改进了我们的方法，从而扩展了Borrvall和Petersson关于Stokes流中流体拓扑优化的工作[Int. J. Meth.流体2003; 41：77- 107]。我们分析了解决方案的物理方面，以及它们如何受到优化算法的不同参数的影响。我们实现的一个完整示例作为Femlab代码包含在附录中。
2006-02-01 physics.flu-dyn
Boundary streaming with Navier boundary condition
在涉及固体边界上的高频声波的微流体应用中，斯托克斯边界层厚度$δ$非常小，以至于在流体-固体界面处可能发生一些不可忽略的滑移。本文评估的影响，通过重温经典问题的稳态声流在一个平坦的边界与Navier边界条件$u|_{y=0} = L_\mathrm{s} \partial_y u|_{y=0}$，其中$u$是速度切线的边界$y=0$，和参数$L_\mathrm{s}$是滑移长度。边界层外的边界提供了有效的滑移速度。作为无量纲参数$L_\mathrm{s}/δ$的函数，获得了边界层外流动速度的一般表达式。特别是行波和驻波表明，边界滑移分别增加和减少流动速度。
2014-06-24 physics.flu-dyn
Time-dependent lift and drag on a rigid body in a viscous steady linear flow
本文采用随未扰动流动运动的非正交坐标与匹配渐近展开，推导任意形状刚体在一般线性流中瞬时力的主导阶惯性修正，并分析球体及椭球在典型流动中的时间相关升阻力。
2018-06-14 physics.flu-dyn
The effect of velocity boundary conditions on the heat transfer and flow topology in two-dimensional Rayleigh-Bénard convection
研究了不同速度边界条件对二维Rayleigh-Bénard对流的影响。在侧壁和水平板上使用无滑移、无应力和周期性边界条件的组合。对于所研究的$10^8$和$10^{11}$之间的瑞利数Ra，在无滑移侧壁的情况下，$Γ= 0.33$的热传输低于$Γ= 1$。这对于无应力侧壁是令人惊讶地相反的，其中对于较低的纵横比，热传输增加。在较宽的细胞中，观察到$\text{Ra} \ge 10^{10}$的纵横比依赖性消失。可以看到两种不同的流动类型具有非常不同的动力学，主要取决于板速度边界条件，即卷状流动和水平带状流动，这对系统中的动力学和热传输有实质性的影响。主要是水平的带状流抑制热通量，并观察到无应力和不对称的板。低纵横比周期性侧壁模拟板上的无滑移边界条件也表现出带状流。在所有其他情况下，流动是滚动状的。在二维Rayleigh-Bénard对流中，速度边界条件对卷状流和带状流都有很大的影响，在施加边界条件之前必须考虑这些影响。
2015-01-08 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
The rolling and slipping of droplets on superhydrophobic surfaces
许多植物的叶子都具有超疏水性，这种特性可能是为了通过鼓励水滴聚集并滚落来清洁叶子。超疏水表面也可以表现出降低的摩擦，并且已经发现在这种表面上流动的液体在明显违反经典无滑动边界条件的情况下滑动。在这里，我们引入了一个模型的超疏水表面上的滚动液滴和调查在什么条件下滑动可能是重要的稳态运动。特别是，我们研究了三个限制的情况下，在滚动液滴耗散为主的粘性耗散，表面摩擦，或接触线摩擦。我们发现，在分子动力学模拟液滴在理想的超疏水表面与大的有效滑移长度，接触线耗散占主导地位的液滴运动。然而，在实际叶片上，液滴运动很可能是由粘性剪切，和滑动，在大多数情况下，可以忽略不计。
2017-12-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Charge-dependent slip flow of ionic liquids through the non-uniform microfluidic device: pressure drop and electroviscous effects
本文研究了对称（1：1）电解质液体通过均匀带电狭缝收缩-膨胀（4：1：4）微流控装置的稳态压力驱动层流中存在电荷相关滑移时的电粘滞效应。数学模型包括泊松，能斯特-普朗克，纳维尔-斯托克斯，和电流连续性方程数值求解使用有限元法（FEM）。流场（电势，电荷，感应电场强度，压降和电粘性校正因子）已获得，并提出了广泛的参数，如反德拜长度（K=2-20），表面电荷密度（S=4-16）和滑移长度（$0\le B_0\le 0.20$）在固定施密特数（Sc=1000）和低雷诺数（Re=0.01）。流场表现出复杂的依赖于控制参数。与无滑移条件相比，电荷依赖滑移进一步增强了依赖性的复杂性。相对于无滑移流动，在条件范围内，总电势（$|ΔU|$）最大增加78.68%，并且压降（$|ΔP|$）最大减小63.42%。在无滑移（$B_0=0$）条件下，电粘性修正因子（$Y=$表观粘度与物理粘度之比）增加了33.58%。它（$Y$）最大增加72.10%，为电荷相关的滑移比在无滑移流的条件下考虑的范围。基于均匀截面上的Poiffille流动和薄孔板的压力损失，建立了一个简单的电粘性流动压降的分析模型。该模型从数值上高估了2 - 4%的压降。最后，预测关系，描绘的功能依赖于控制参数的数值结果，为他们的实际使用中的微流控器件的设计和工程。
2022-06-05 physics.flu-dyn
A theory for the slip and drag of superhydrophobic surfaces with surfactant
超疏水表面（SHS）具有降低固体边界阻力的潜力。然而，多项独立研究最近表明，少量的表面活性剂，自然存在于环境中，可以诱导马兰戈尼力，增加阻力，至少在层流状态。为了获得准确的阻力预测，必须求解质量、动量、本体表面活性剂和界面表面活性剂守恒方程。这需要昂贵的模拟，从而阻止表面活性剂被广泛认为是SHS研究。为了解决这个问题，我们提出了一个稳定的理论，压力驱动，层流，二维流在一个周期性的SHS通道可溶性表面活性剂。我们线性化流动和表面活性剂之间的耦合，在小浓度的假设下，找到一个缩放预测的局部滑移长度。为了获得减阻和界面剪切，我们找到了一个级数解的速度场假设斯托克斯流在体和均匀的界面剪切。我们发现如何滑移和阻力取决于九个无量纲组，共同表征表面活性剂运输附近的SHS，气体分数和归一化的界面长度。我们的模型与数值模拟在每个无量纲组跨越数量级。模拟还提供了标度理论中的常数。我们的模型显着提高了预测相对于一个表面的自由，否则可以高估滑动和低估阻力的几个数量级。我们的滑移长度模型可以在其他模拟中提供边界条件，从而无需解决整个问题即可考虑表面活性剂的影响。
2019-10-16 physics.flu-dyn
An efficient topology optimization method for steady gas flows in all flow regimes
本文提出一种基于气体动理论的高效拓扑优化方法，通过修正虚拟孔隙率模型和构造全流态数值格式，结合连续伴随法求解梯度，实现了从连续流到稀薄流、亚声速到超声速的气体流动优化设计。
2023-08-14 physics.flu-dyn
Laminar boundary layers over small-scale textured surfaces
University of Greenwich（格林威治大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出了一种模型，用于研究小尺度纹理表面的层流边界层，通过滑移长度修改流动，并展示了该方法在不同表面配置中的应用及稳定性分析。
2026-02-26 physics.flu-dyn
Flow dynamics in a wavy channel filled with anisotropic porous material under the effect of wall slip
University of Calcutta（加尔各答大学）；Adani University（阿达尼大学）；Indian Institute of Technology Jodhpur（焦特普尔印度理工学院）
采用Darcy-Brinkman模型和Navier滑移条件，通过摄动法解析研究了壁面滑移、各向异性比和孔隙率参数对波形通道内二维粘性层流的影响，发现壁面滑移能显著减少回流、增强近壁速度并控制流动分离。
2026-06-29 physics.flu-dyn
Squirmers with arbitrary shape and slip: modeling, simulation, and optimization
University of Michigan（密歇根大学）；Flatiron Institute, Simons Foundation（西蒙斯基金会平顿研究所）；ENSTA Paris（巴黎国立高等工程技术学院）
本文研究了具有球形拓扑的任意形状微游泳器，通过Helmholtz分解提出滑移速度表达框架，推导了长轴比对刚体速度的影响，并优化了滑移分布以最小化功率损耗。
2026-04-12 cond-mat.soft math.OC physics.flu-dyn
Bedrock reconstruction from free surface data for unidirectional glacier flow with basal slip
冰川冰流的形状和定义由几个属性，包括基岩高程剖面和基底滑动分布。这两种基本性质的影响可以以类似的方式存在于表面中。对于基岩恢复，这使得区分它们成为一个有趣而复杂的问题。本文的结果表明，在某些合成试验情况下，确实有可能区分和恢复基岩高程和基底滑动给定的自由面高程和自由面速度。单向浅冰近似用于计算具有不同基岩剖面和基底滑移分布的若干合成情况的恒定状态表面数据。利用牛顿法的简单反演方法，对已知的地表数据进行反演，得到基岩剖面和基底滑移分布。在每个合成测试案例中，反演成功地恢复了基岩高程剖面和基底滑动分布变量。这些结果意味着，有一个独特的基岩剖面和基底滑动，这引起了一个独特的自由面速度和自由面高程的组合。
2020-09-21 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Statistical mechanical expressions of slip length
从微观动力学和线性化波动流体力学的角度，给出了部分滑移边界条件的一般推导。推导是基于微观行为（如粒子碰撞）和宏观行为（如流体松弛到全局平衡）之间尺度分离的假设。推导出滑移长度的统计力学表达式，并将其分为两类。第一种类型的表达式是局部输运系数，它与描述流体松弛过程的线性响应理论有关。第二种类型与描述非平衡稳态的线性响应理论有关，并且滑移长度作为全局输运系数的组合给出，全局输运系数取决于宏观长度，例如系统尺寸。我们的推导阐明，为了区分属于两种类型的表达式，必须认真考虑尺度的分离。基于这些线性响应理论，我们组织了以前的研究中提出的滑移长度的统计力学表达式之间的关系。
2019-03-27 cond-mat.stat-mech 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
Couette-Poiseuille flow with partial slip and uniform cross flow for power-law fluids
本文给出了幂律流体在平行板间的定常流动的精确解，该流动具有部分滑移条件和均匀横流。这个问题被恰当地表述出来，相似之处被利用。在幂律指数n的特殊情况下，以封闭形式进行积分，得到精确解。解决方案的情况下，n=1/2，1，和2，代表一个假塑性，牛顿流体，和一个澄清流体，分别提出。相应的退化情况下，在文献中的趋势被证明。根据横流的强度和压力梯度，流动可以是具有凸形、线性或凹形速度分布的库埃特型;或者是波瓦耶型。确定了临界病例。此外，检测到澄清剂流体的幂律模型失效的情况。
2022-09-25 math.CA physics.flu-dyn
Slippery flows of a Carbopol gel in a micro-channel
预测和/或控制壁滑移的能力是屈服应力流体的流体动力学中的基本问题，这是迄今为止知之甚少的，并且在生物和微流体系统中具有重要的应用。简单的屈服应力流体（Carbopol Ultrez 10）在平面丙烯酸微通道中的稳定流动的系统测量被用来建立壁速度梯度和滑移速度的严格的标度律。通过落射荧光显微镜结合自定义开发的数字粒子图像测速（DPIV）技术，时间序列的速度场进行了测量，在很宽的流速范围内，并确定了三个不同的流态：完全堵塞，部分堵塞和完全屈服。对应于每个流态，壁面速度梯度和滑移速度通过使用平滑样条函数外推的速度分布得到。通过将流场测量与宏观流变测量相结合，确定了壁面速度梯度和滑移速度与壁面剪应力的标度律，并与文献结果进行了比较。通过对速度场进行详细的显微测量，可以评估Metivier及其同事在参考文献[1]中提出的旨在抑制壁滑移的通道壁化学处理的有效性。
2020-02-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Shear rate threshold for the boundary slip in dense polymer films
用分子动力学模拟研究了聚合物薄膜中滑移长度与剪切速率的关系。聚合物熔体由线性柔性链的珠-弹簧模型描述。我们发现，在低剪切速率的速度剖面获得一个显着的曲率附近的壁和负滑移长度的绝对值近似等于粘性界面层的厚度。在较高的剪切速率下，速度分布变为线性，滑移长度作为剪切速率的函数迅速增加。从无滑移到稳态滑移流的逐渐过渡与从第一正常模式的时间自相关函数的衰减评估的壁附近的聚合物链的更快松弛相关联。我们还表明，在高熔体密度的聚合物熔体和固体壁之间的界面处的摩擦系数遵循幂律衰减作为滑移速度的函数。在大的滑移速度下，摩擦系数由结构因子中的表面诱导峰、温度和固体壁附近的第一流体层的接触密度的乘积确定。
2009-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip Length in Shear Flow Over a Textured Surface
本文通过二维数值模拟研究带空腔纹理表面上的剪切流，比较三种滑移长度计算方法的结果差异，揭示宏观滑移本质上是局部效应的宏观表征，并结合速度剖面和流线解释差异成因。
2024-08-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Resolving turbulence and drag over textured surfaces using texture-less simulations: the case of slip/no-slip textures
本研究通过无纹理模拟中的强迫项，揭示了滑移/无滑移纹理通过非线性相互作用改变背景湍流并增加阻力，无需解析纹理即可预测流动变化。
2024-09-03 physics.flu-dyn
Transition in steady streaming and pumping caused by a sphere oscillating in a viscous incompressible fluid
本文基于天线定理精确求解球体振动产生的二阶稳态流，发现尺度数临界值处的流动反向转变，并据此分析双向泵送效率。
2023-07-13 physics.flu-dyn
Bingham Fluid Flow through Oscillatory Porous Plate with Ion-Slip and Hall Current
本文用数值方法研究了离子滑移和霍尔电流作用下宾汉流体通过多孔振荡板的流动。最初，在时间t = 0，流体和上板都静止。在时间t > 0时，上板开始在其自身平面内振荡，而下板静止。下板温度恒定，而上板温度振荡。垂直于板施加均匀的磁场。为了从控制非线性偏微分方程得到无量纲方程组，使用了通常的变换。采用显式有限差分法求解了无量纲方程组。采用MATLAB R2015 a进行数值模拟。为了保证数值计算的精度，我们讨论了稳定性和收敛性准则，当P_r>=0.08，Beta_i>=2，H_a<=20，K_o<=8（k~=2），R_e>=0.011，Beta_e=0.10，E_c=0.10，Delta（Y）=0.05，Delta（Tau）=0.0001时，系统是收敛的。在无因次时间=2.00时得到了稳态解。在稳态时，几个参数的流动模式，局部剪切应力和努塞尔数的影响已被图示。
2021-03-24 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Linear stability analysis of hypersonic boundary layers computed by a kinetic approach: A semi-infinite flat plate at Mach 4.5 and 9
线性稳定性分析使用二维直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法的组合计算的基本状态和解决有关的特征值问题，适用于典型的边界层上的半无限平板。监测三种不同的气体，即氮气、氩气和空气，后者是79%氮气和21%氧气的混合物，其自由流马赫数范围对应于55公里高度的飞行。一个神经网络已被用来预测和平滑的原始DSMC数据，获得的稳定层流剖面与（自相似）边界层理论计算的那些非常好的协议，等温或绝热壁条件下，受到适当的滑移修正DSMC方法计算。将与未平滑DSMC剖面相关的主要本征模式结果与经典边界层理论的结果进行比较。小定量，但没有显着的定性差异的两类稳定基流的结果已被发现在所有参数检查。在所有条件下，主导本征模的频率实际上是相同的，而当在基本流剖面中施加正确的速度滑移和温度跃变边界条件时，发现对应于DSMC剖面的扰动比在所研究条件下边界层中出现的扰动系统地阻尼更大;与此相反，当使用经典的无滑移边界条件时，得到的阻尼较小/更不稳定的剖面，这将导致流动提前转捩。另一方面，由神经网络平滑的DSMC配置文件比其未平滑的同行稍微更稳定。
2021-04-26 physics.flu-dyn
Predicting the distribution of yield-stress fluids in branched pipe manifolds
本文开发一维网络模型预测壁面滑移下分支管汇中屈服应力流体的稳态分布，经实验与仿真验证精度良好，可支撑滑移参数反演与工业管汇设计分析。
2025-11-17 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Driven cavity flow: from molecular dynamics to continuum hydrodynamics
采用分子动力学（MD）模拟方法研究了无滑移边界条件引起非物理应力发散的盖驱动空腔流动中流体的滑移。MD结果不仅显示了流体滑移的存在，而且验证了Navier滑移边界条件的有效性。为了更好地理解该问题中的流体滑移，基于对Navier边界条件和牛顿应力的MD验证，建立了连续流体动力学模型。我们的模型没有可调参数，因为所有的材料参数（密度，粘度和滑移长度）直接从MD模拟确定。从连续介质计算的稳态速度场与MD模拟的稳态速度场从分子尺度结构到全球流动都是定量一致的。主要发现如下。在移动和固定固体表面相交的拐角附近，存在核心部分滑移区域，其中滑移在移动固体表面处很大，并且从相交处迅速衰减。特别地，该核心区域的结构几乎与系统大小无关。另一方面，对于足够大的系统，出现额外的部分滑移区域，其中滑移以$1/r$变化，其中$r$表示沿着移动固体表面到拐角的距离。这一宽幂律区域的存在与应力的渐近$1/r$变分和Navier边界条件是一致的。
2004-03-06 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Steady azimuthal flow field induced by a rotating sphere near a rigid disk or inside a gap between two coaxially positioned rigid disks
几何约束在许多物理和生物过程中起着重要的作用，并且显著地影响胶体悬浮体在低雷诺数下的流变性和行为。本文从线性Stokes方程出发，研究了由位于刚性无滑移圆盘附近或两个相同半径的刚性无滑移圆盘之间的间隙内的小球形颗粒的缓慢旋转引起的粘性方位流。我们制定的流体动力学问题的解决方案作为一个混合边界值问题在整个流体域，我们随后转化为一个系统的对偶积分方程。在一个固定的磁盘附近，我们表明，由此产生的积分方程可以减少到一个基本的阿贝尔积分方程，承认一个唯一的解析解。在两个同轴放置的固定圆盘之间，我们证明了流动问题可以转化为两个第一类Fredholm积分方程的系统。后者通过数值方法求解。使用我们的解决方案，我们进一步研究的磁盘上的胶体粒子的慢旋转运动的效果，并提供作为系统几何形状的函数的流体动力学迁移率的表达式。我们比较我们的结果与相应的有限元模拟和观察非常好的协议。
2021-08-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Characterization of steady solutions to the 2D Euler equation
定常流体流动具有非常特殊的拓扑结构。本文给出了有边界和无边界的二维理想流的涡度函数在等涡场之间存在定常流的充要条件。为此，我们引入的概念，一个反导数（或循环功能）的测量图，Reeb图相关的涡度函数的表面上，而标准是有关的总负的这个反导数。结果表明，给定涡度函数的拓扑，允许具有这种拓扑的定常流的辛同胚群的余伴随轨道集形成一个凸多胞体。作为一个副产品的建议建设，我们还描述了一个完整的列表卡西米尔二维欧拉流体力学：我们定义广义拟能，随着循环，形成一个完整的一套不变量的coadjoint轨道上的表面上的面积保持同形。
2015-11-17 math-ph math.MP math.SG
Steady undisturbed velocity correction scheme for Euler-Lagrange simulations near planar walls
本文提出一种用于平面壁附近稀疏气固两相流的稳态未扰动速度修正框架，通过镜像法求解Stokes方程的Green's函数并结合网格相关卷积，高效实现了大规模双向耦合Euler-Lagrange模拟的精确修正。
2025-03-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the classification of incompressible fluids and a mathematical analysis of the equations that govern their motion
在本文的第一部分中，我们提供了一个新的分类不可压缩流体的速度梯度和柯西应力之间的连续单调关系的特点。所考虑的类包括欧拉流体，Navier-Stokes流体，经典幂律流体以及应力幂律流体，以及它们的各种概括，包括我们称为激活流体的流体，即在激活之前表现为欧拉流体的流体，一旦激活发生，表现为粘性流体。我们还提出了一个分类有关的边界条件，被视为本构关系的边界。在本文的第二部分中，我们开发了一个强大的数学理论，激活欧拉流体与不同类型的边界条件，从无滑移到自由滑移，包括Navier的滑移以及粘滑。本文分析了这类流体在三维区域内的定常和非定常流动。
2019-09-13 math.AP physics.flu-dyn
Transient and steady convection in two dimensions
本文通过二维方形盒数值模拟研究不同瑞利数下的热对流瞬态演化，发现速度场达到名义稳态的时间几乎随雷诺数线性增长，并给出大瑞利数下雷诺数和努塞尔数的标度律。
2025-06-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Fluid transport and mixing by an unsteady microswimmer
我们研究了流体漂移，由于一个时间依赖的哑铃模型的微型游泳。该模型捕捉到的重要方面，如一个时间依赖性的鞭毛运动和一个无滑体的真正microswimmer。该模型由一个刚性的球体的身体和一个随时间变化的移动Stokeslet代表鞭毛。我们分析了理想化的流体粒子的路径由游泳者取代。该模型的简单性允许一些渐近计算非常接近和远离游泳者。靠近游泳者的颗粒的位移以类似于孤立的无滑移球体的方式发散，但是由于鞭毛的作用而具有较小的系数。远离游泳者，时间依赖性变得可以忽略不计，因为两者都非常快并且随着距离而衰减。最后，我们计算粒子位移的概率分布，发现我们的模型比以前的稳定模型有更胖的尾巴，由于存在一个无滑动表面，拖动粒子。
2016-07-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
SPH modelling of hydrodynamic lubrication: laminar fluid flow-structure interaction with no-slip conditions for slider bearings
FOSS CFD-SPH代码SPHERA v.9.0.0（RSE SpA）被授权处理无滑移条件和层流状态下的流体-固体相互作用，以模拟流体动力润滑。该代码在此相对于均匀滑动轴承（即，对于恒定的润滑剂膜深度）和线性滑动轴承（即，对于沿着主流动方向具有线性轮廓变化的膜深度）。验证是指与解析解的比较，在此广义考虑任何狄利克雷边界条件。此外，这项研究允许在无滑移条件下的流体固定的前沿相互作用的第一个代码验证。与最先进的模型相比（基于雷诺方程的二维流体膜程序），突出了以下特点：（i）具有均匀粘性的不可压缩流体的Navier-Stokes方程的所有项的三维公式;（ii）局部和全局量的验证（压力和速度分布;承载能力）;（iii）模拟任何3D拓扑结构的可能性。该研究还显示了使用CFD-SPH程序在模拟滑块边缘附近的惯性和三维效应方面的优势，并且它开辟了新的研究方向，克服了基于Reynolds流体膜方程的流体动力润滑程序的局限性。这项研究最终允许SPHERA处理流体动力润滑，并为涉及流体-结构相互作用的其他相关应用领域（例如，洪水和山体滑坡造成的固体运输;岩石滑坡）。SPHERA在GitHub公共存储库上开发和分发。
2019-10-07 cs.CE physics.flu-dyn
An augmented Lagrangian algorithm for recovery of ice thickness in unidirectional flow using the Shallow Ice Approximation
冰流模拟中的一个关键参数是冰床界面处的基底滑动，因为它可以对所得冰厚度产生很大影响。不幸的是，它对气象观测的贡献很难与床面起伏的贡献区分开来。因此，从表面测量推断冰厚度是一个有趣的和非平凡的反问题。本文提出了一种仅利用表面高程和速度测量来双重恢复冰厚和基底滑动的方法。单向浅冰近似首先实现模型的恒定状态冰流给定的基岩和基底滑动剖面。然后将该表面作为合成观测数据。一个增广拉格朗日算法，然后使用找到的扩散系数，它给出了最好的适合观察。将恢复的扩散与观察到的表面速度相结合，使用简单的牛顿法来恢复冰厚度和基底滑动。该方法是成功的，在每个测试情况下，这意味着它应该是可能的，以恢复这两个参数在二维的情况下也。
2021-07-28 math.OC physics.ao-ph physics.comp-ph
Vesicle Dynamics in a Confined Poiseuille Flow: From Steady-State to Chaos
红细胞（RBC）是血液的主要成分，血液的流动由RBC的流动决定。我们采用囊泡，其中包括封闭的双层膜包围的流体，作为一个模型系统，以研究红细胞的行为下，一个封闭的Poillille流。我们广泛地探索两个主要参数：i）通道内囊泡的限制程度，和ii）流动强度。丰富而复杂的动态囊泡揭示了从稳态形状（降落伞和拖鞋的形式）到混沌动力学的形状。混沌通过囊泡形状的多个周期性振荡的级联发生。我们总结了我们的结果在参数平面（限制程度，流动强度）的相图。这一发现突出了在小雷诺数下流动的囊泡的复杂性水平，其中在没有囊泡的情况下流动是层流的，并且由于囊泡的弹性可以呈现湍流。
2014-09-09 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
Time-Dependent 2-D Vector Field Topology: An Approach Inspired by Lagrangian Coherent Structures
本文提出了一种方法，以时间依赖的变体的概念，向量场拓扑的2-D向量场。向量场拓扑是为稳定向量场定义的，目的是将向量场的域区分为性质不同的区域。所提出的方法代表了一个推广的鞍型临界点和他们的分离线的基础上的广义条纹线的非定常矢量场，与经典的矢量场拓扑作为其特殊情况下的稳定矢量场。这个概念是密切相关的拉格朗日相干结构得到的脊在有限时间的李雅普诺夫指数场。所提出的方法进行评估2-D的时间相关的合成和矢量场计算流体动力学。
2011-05-28 cs.GR math.AP math.DS
Axisymmetric Stokes flow due to a point-force singularity acting between two coaxially positioned rigid no-slip disks
本文从粘性不可压缩流体的定常Stokes方程出发，对位于两个同轴刚性圆盘中心轴上的Stokeslet诱导流动进行了理论研究。Stokeslet沿着中心轴定向。无滑移的边界条件被假定为保持在表面的磁盘。我们进行相关的格林函数的计算，在大部分分析，减少流场的空间评价的一维积分服从数值处理。为此，我们制定的解决方案的流体动力学问题的粘性流周围的两个磁盘作为一个混合边值问题，然后我们减少到一个系统的四个对偶积分方程。我们表明存在的粘性环形涡产生的流体域中的两个磁盘，表现在包含通过相邻的反向旋转的漩涡的中心轴的平面。此外，我们探测封闭盘上的点状粒子的缓慢动力学的影响，通过评估与轴向运动相关的流体动力学迁移率函数。因此，我们评估的适当性，常用的叠加近似，并讨论其有效性和适用性作为系统的几何性质的函数。此外，我们补充我们的半分析方法的有限元计算机模拟，这揭示了一个很好的协议。我们的研究结果可能会发现在指导设计的微粒为基础的传感器件和电动运输在小规模电容器的应用。
2020-06-10 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
