Universality in statistics of Stokes flow over no-slip wall with random roughness
随机粗糙度是自然表面的普遍特征，是大多数制造技术的固有副产品。鉴于微流体的快速发展，重要的问题是这种不可避免的邪恶如何影响微器件常见的低雷诺数流动。此外，人们可以潜在地将缺陷转化为优点，并通过特别“调谐”的随机粗糙度来控制流动特性。在本文中，我们从理论上研究了无滑移壁面处的波度不规则性所产生的流体速度波动的统计特性。特别强调的是我们的调查结果的普遍性问题。
2018-03-18 physics.flu-dyn
Mobility tensor of a sphere moving on a super-hydrophobic wall: application to particle separation
本文讨论了流体动力学行为的一个球体接近一个微图案化的超疏水表面描述的交替无滑移和完美的滑移条纹。在物理上，完美滑移条纹模拟了平行凹槽，其中在流体和固体壁之间形成大的气垫，从而引起气液界面处的滑移。利用边界元法（BEM）在处理混合无滑移/完全滑移边界条件时的潜力，系统地计算了不同颗粒与壁面相对位置和不同颗粒半径时的迁移率张量。粒子流体力学的特点是由一个非平凡的流动性领域，提出了一个独特的近壁的行为，壁图案直接影响粒子的运动。在远场，壁图案的效果可以通过具有适当定义的表观滑移的均匀壁的有效描述来准确地表示。球体在外力作用下的运动轨迹也作了较详细的描述。当力的横向分量的频率与由壁图案施加的特征交叉频率相匹配时，发现共振制度。研究发现，在共振条件下，粒子发生平均横向漂移。由于共振条件取决于颗粒半径，因此该效应原则上可用于构思基于超疏水表面的颗粒分选装置。
2017-03-30 physics.flu-dyn
Stability of viscosity stratified flows down an incline: Role of miscibility and wall slip
本文研究了壁面速度滑移对重力驱动下倾斜两相混溶流线性稳定性的影响。流体具有匹配的密度但不同的粘度。由于流体之间存在薄的混合层，因此实现了平滑的粘度分层。结果表明，滑移的存在表现出的承诺，通过提高临界雷诺数在发病和减少带宽的不稳定波数超过阈值的主导不稳定性的混相流系统的稳定。这与其在单一流体沿着光滑基底向下的情况下的作用不同，在光滑基底中，滑动在开始时使流动系统不稳定。虽然稳定性类似于相同的流动系统下的刚性基板，滑动被证明延迟任何粘度对比的表面模式不稳定性。当混合层远离/靠近/靠近滑壁时，对由于主导扰动临界层与混合层重叠而产生的重叠模态有阻尼/促进作用。滑移效应的变化趋势受混合层位置、粘性较大流体位置以及两种流体的质量扩散系数的影响。滑移的稳定特性可以有利地用于抑制非线性击穿，该非线性击穿可能由于在无滑移的衬底上的流动中的不稳定模式的共存而发生。本研究的结果表明，它是可取的，以满足特定的应用程序的特定需要，设计一个光滑的表面具有适当的滑动灵敏度。
2016-05-20 physics.flu-dyn
In vivo evidence of blood flow slippage: failure of the no-slip boundary condition assumption
Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院）；UT Southwestern Medical Center（德州大学西南医学中心）；Sidney Kimmel Medical College of Thomas Jefferson University（托马斯杰斐逊大学西德尼凯梅尔医学院）
该研究通过活体成像和流体模型，发现血流在血管壁存在滑移现象，挑战了传统无滑动边界条件假设，影响心血管建模中的关键参数。
2025-12-08 physics.flu-dyn
The relative roles of divergence and velocity slip in the stability of plane channel flow
已知壁滑移和壁发散对二维通道中的流动稳定性具有大的且相反的影响。虽然发散极大地破坏了稳定性，但滑动却极大地稳定了线性模式。在非平行稳定性分析中，我们研究了这两种效应的组合，因为这两种效应将共存于具有壁面粗糙度的小尺度流动中。我们的主要结果是：（i）滑移的稳定作用在较高的发散角下被逆转，（ii）扰动的瞬态增长不受壁发散或任何发散处的滑移的影响。此外，在此处相关的雷诺数下，瞬态增长太低，不可能成为向湍流过渡的重要因素，而湍流更可能是由线性不稳定性驱动的。
2010-10-18 physics.flu-dyn
A slip model for micro/nano gas flows induced by body forces
基于Maxwell气体分子与壁面碰撞理论，建立了微纳通道内气体在外力作用下的滑移模型。该模型通过引入一个新的参数，除了经典的切向动量调节系数，修改了滑移速度和速度梯度之间的关系在壁。采用三维分子动力学模拟对不同通道高度的铜平板间氦气在均匀体积力场作用下的流动进行了模拟，验证了模型的正确性，并确定了新参数。
2010-07-24 physics.flu-dyn
Flow reversals in turbulent convection with free-slip walls
本文对无限普朗特数的自由滑移壁湍流对流进行了数值模拟，并研究了流动逆转的动力学。我们发现有趣的流动逆转和非线性之间的相互作用的模式$(1,1), (2,1), (3,1)$和其他一些代表的大尺度流结构之间的相关性。在流动反转之后，奇数模式（例如，$(1,1), (3,1)$）切换符号，但偶数模式（例如，$(2,2)$）保持其符号。混合模式$(1,2)$和$(2,1)$在零附近波动。利用模的性质及其相互作用，我们证明了它们构成一个Klein四群$Z_2 \times Z_2$ .我们还表明，对于自由滑移边界条件，角卷和涡重联是不存在的流动逆转过程中，相反，他们在流动逆转的无滑移边界条件所发挥的积极作用。我们认为，无滑移和自由滑移边界条件下的流动逆转是不同的，因为它们是由非线性$ ({\bf u} \cdot \nabla) {\bf u}$和$({\bf u} \cdot \nabla) θ$分别诱导。
2015-04-10 physics.flu-dyn
Modeling film flows down a rotating slippery cylinder
本文通过渐近模型、线性与弱非线性稳定性分析及数值模拟，系统研究了旋转和壁面滑移对垂直圆柱内外表面黏性薄膜流动稳定性和非线性演化的联合影响，揭示了旋转在不同表面上的相反作用及滑移增强 choke 和液滴破碎的机制。
2024-06-30 physics.flu-dyn
Inlet swirl decay and mixing in a laminar micropipe flow with wall slip
本文对有壁面滑移的直微管内层流衰减进口旋流流动进行了解析求解，并对解进行了数值验证。在充分发展的抛物线型轴向速度分布的基础上，采用分离变量法求解旋流速度方程。该解表示为流动雷诺数、微管道内到入口的轴向距离、壁面滑移和入口旋流速度分布的函数。分析了各参数对旋流速度分布和旋流衰减的影响。在管内流体流动中加入旋流速度对提高输送特性具有重要意义。本文的研究结果为旋流装置的设计提供了计算考虑壁面滑移时旋流速度分布的解析公式。此外，为了量化混合，将旋流中流体颗粒从入口行进的平均距离的变化与无旋流情况下流体颗粒行进的平均距离进行比较。获得了平均行进距离的明显增强。我们认为，目前的工作对于寻求增强微管道传输特性的研究人员很有用。
2019-09-16 physics.flu-dyn
On the Enhancement of Heat Transfer and Reduction of Entropy Generation by Asymmetric Slip in Pressure-Driven Non-Newtonian Microflows
本文研究了幂律流体在压力驱动下微通道流动的流体力学、传热和熵产。具体来说，我们解决的效果不对称的滑移边界条件在通道壁。恒定的，均匀的，但不相等的热通量施加在这个热发展流的壁。非对称滑移对速度分布、壁面剪应力、温度分布、Bejan数分布、平均熵产和Nusselt数的影响通过精确解析表达式的数值计算得到。具体地，由于不对称滑移，流体动量通量和热能通量沿着具有较大滑移的壁增强，这又将速度最大值的位置移动到更靠近所述壁的偏离中心的位置。不对称滑移也示出重新分配的峰和高原的Bejan数分布在整个微通道，示出了急剧的过渡之间的熵产生由于热传递和由于流体流动在偏离中心线的位置。在非对称滑移的存在下，施加的热通量的差异导致完全不同的Bejan数分布，这取决于哪个壁更热，以及流体是剪切变稀还是剪切变稠。总的来说，滑示出，以促进在速度场和温度场的均匀性，从而减少在这个流的不可逆性。
2018-12-17 physics.flu-dyn
Lift and drag forces acting on a particle moving with zero slip velocity near a wall
通过数值计算研究了单壁线性剪切流中中性浮力球形小颗粒所受的升力和阻力。剪切速率的影响被隔离从那些滑移通过设置粒子速度等于当地的流体速度（零滑移），并检查所产生的流体动力作为分离距离的函数。与以前的许多数值文献相比，考虑了低剪切雷诺数（$10^{-3} \lesssim Re_γ \lesssim 10^{-1}$）。当处理小通道内的颗粒流时，该剪切速率范围是相关的，例如用于或开发用于生物技术工业的微流体装置中的颗粒迁移。我们证明了很强的依赖性的升力和阻力的剪切速率。建立在以前的理论$Re_γ \ll 1$研究，壁剪切升力相关性提出了适用于当壁位于内部和外部区域的扰动流。同样，我们验证了一个改进的阻力相关性，其中包括更高的阶项的壁分离距离，更准确地捕获的阻力时，颗粒接近，但不接触，壁。新的相关性的应用表明，检查基于剪切的升力是重要的，因为以前检查基于滑移的升力，突出需要考虑剪切时，预测中性浮力颗粒的近壁运动。
2020-02-14 physics.flu-dyn
Slip viscosity and strain-rate viscosity in Taylor-Couette laminar flows: Experimental falsification and end-wall effects
Nanchang University（南昌大学）；University of Shanghai for Science and Technology（上海理工大学）；Jiangxi University of Water Resources and Electric Power（江西水利水电学院）
本文通过实验和数值模拟验证了滑移粘度模型在泰勒-库埃特层流中的有效性，并揭示了端壁对流场分布的影响。
2026-01-14 physics.flu-dyn
Swirl flow in microchannels: patterned slip walls enhance heat transport
Instituto de Ciencias（科学学院）；Universidad Nacional de General Sarmiento（圣马丁国立大学）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas（国家科学研究委员会）；Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (IET-2)（埃尔朗根-纽伦堡亥姆霍兹可再生能源研究所）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
通过图案化滑移壁诱导旋流，提升微通道热传递效率，无需额外能量输入。
2026-03-10 physics.flu-dyn
Effect of wall slip on laminar flow past a circular cylinder
本文对二维带滑移壁的受限圆柱绕流进行了数值研究。采用无量纲的克努森数（$Kn$）来描述缸壁滑移长度。考虑的雷诺数（$Re$）和努森数（$Kn$）范围分别为$Re = [1, 180]$和$Kn = [0, \infty)$。研究了时均流动分离角（$\bar{θ_s}$）、无因次回流长度（$\bar{L_s}$）、圆柱壁面切向速度分布（$\bar{u_τ}$）、阻力系数（$\bar{C_d}$）和减阻效果（$DR$）。圆柱壁面上的时均切向速度分布符合公式$\bar{u_τ} = [\fracα{1+βe^{-γ(π-θ)}}+δ]sin(θ) $，其中系数（$α$，$β$，$γ$，$δ$）与$Re$和$Kn$有关。发现了几个标度律，对于低$Kn$，有$log(\bar{u_{τmax}})\sim{log(Re)}$和$\bar{u_{τmax}}\sim{Kn}$（$\bar{u_{τmax}}$是圆柱壁上的最大切向速度），$log(DR)\sim{log(Re)}$（$Re\leq45$和$Kn\leq0.1$），$log(DR)\sim{log(Kn)}$（$Kn\leq0.05$）。在低$Re$时，$DR_v$（摩擦减阻）是$DR$的主要来源。然而，$DR_p$（压差减阻）在$Re$（$Re>\sim60$）和$Kn$超过临界值时对$DR$的贡献最大。发现$DR_v$几乎独立…
2022-07-13 physics.flu-dyn
Dynamic slip wall model for large-eddy simulation
在大涡模拟（LES）中，壁面建模是克服高雷诺数湍流中对近壁面分辨率过高要求的必要手段。大多数现有的壁面模型依赖于关于边界层状态的假设，并且需要可调系数的先验处方。他们还通过在平行于壁的方向上用Neumann边界条件替换壁处的无滑移边界条件来施加预测的壁应力，同时保持壁法线方向上的无蒸腾条件。在本研究中，我们首先激励和分析的罗宾（滑移）边界条件与蒸腾（非零壁法向速度）的背景下，壁建模LES。本文研究了滑移边界条件对槽道湍流和平板湍流边界层大涡模拟中流动一点统计量的影响。结果表明，滑移条件提供了一个框架，以弥补赤字或过剩的平均动量在墙上。此外，由此产生的非零应力在壁面上，澄清了众所周知的问题，壁面应力低估目前的亚网格尺度（SGS）模型。其次，我们讨论了与壁面模型结合使用的滑移条件的要求，并推导出将滑移边界条件与壁面应力联系起来的方程。最后，制定了一个动态的程序的滑移系数，提供了一个动态的滑移墙模型的先验指定的系数。提出的动态壁模型的性能进行了测试，在一系列的LES的湍流通道流，非平衡三维通道流，平板湍流边界层。结果表明，动态壁面模型能够准确地预测一点湍流统计的各种流动配置，雷诺数，和网格分辨率。
2018-10-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Wall slip effects on the fiber orientation of a short-fiber suspension in hyperbolic channel flow
University of the Aegean（爱琴海大学）；University of Delaware（特拉华大学）
研究了双曲通道流中壁滑效应对短纤维取向的影响，发现滑移增加时纤维对齐区域扩展至壁面。
2026-02-27 physics.flu-dyn
Near-wall hydrodynamic slip triggers swimming state transition of microorganisms
能动微生物与附近固体基质的相互作用是一种研究得很好的现象。然而，流体动力滑移对基底的影响却很少受到关注。在本研究中，在蠕动模型的框架内，我们施加一个切向速度在游泳者表面作为纤毛推进的代表，随后获得的斯托克斯方程的精确解的基础上相结合的分析-数值方法。我们说明了近壁游泳速度是如何通过壁滑移和水动力的相互作用来改变的。我们报告了一个特征过渡的游泳轨迹的牵引器和推杆型microswimmer的流体动力学滑移，如果壁滑移长度跨越一个临界值。在牵拉式微型游泳者的情况下，其游泳装置在其细胞体之前的蛙泳样动作推动，壁滑移可以导致壁束缚捕获游泳状态，作为周期性或阻尼周期性振荡，否则将从无滑移壁逃逸。相关联的临界滑移长度有一个非单调依赖于初始取向的游泳者，这是由新的相图。推动者，这得到他们的推进推力从后鞭毛的行动，也表现出类似的游泳状态的转变，但在这种情况下，壁滑介导的重定向动力学和游泳模式的竞争，以不同的方式的拖拉机。目前的研究结果铺平了道路，了解生物microswimmer附近的运动特性的限制与疏水壁或策略的设计用于分选和运动整流的人工游泳者通过定制其表面润湿性的微流控装置。
2019-08-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Wall Slip Effects on Parameter Estimation for Integral-Type Viscoelastic Models: Insights from High Density Polyethylene and Thermoplastic Elastomer Melts
本研究探讨壁面滑移对积分型粘弹性模型参数估计的影响，发现HDPE在非线性条件下有显著滑移导致阻尼函数表征复杂，TPE滑移可忽略能成功参数化，为解决滑移材料参数估计问题提供策略。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Analytical and numerical validation of a plate-plate tribometer for measuring wall slip
本研究通过数值模拟与理论分析验证了DSLT流变仪在测量粘度与滑移长度时的可靠性，确认入口效应影响极小，并证实Navier-Slip边界条件能有效模拟技术表面粗糙度。
2023-11-17 physics.flu-dyn
Linear instability of viscous parallel shear flows: revisiting the perturbation no-slip condition
针对线性稳定性分析无法预测典型粘性流湍流转捩的问题，研究提出两种固体壁面初始扰动的替代边界条件模型，其产生的线性不稳定性可解释湍流转捩，提示经典无滑移条件对流固界面物理的描述可能过度简化。
2024-07-09 physics.flu-dyn
Poiseuille Flow of a Non-Local Non-Newtonian Fluid with Wall Slip: A First Step in Modeling Cerebral Microaneurysms
脑动脉瘤和微动脉瘤是具有高破裂风险的异常血管扩张。动脉瘤破裂可能导致永久性残疾甚至死亡。在动脉瘤破裂之前发现和治疗动脉瘤是非常困难的，因为症状很容易被错误地归因于其他常见的脑部疾病。数学模型可以突出动脉瘤发展的可能机制，并为动脉瘤提供专门的生物标志物。颅内动脉瘤的现有数学模型集中在血流和动脉之间的机械相互作用。然而，这些模型不能适用于微动脉瘤，因为在脑微循环的长度尺度上的解剖和生理是不同的。在本文中，我们提出了一种机制，涉及血液和内皮细胞和神经胶质细胞的化学机械耦合的微动脉瘤的形成。我们的血液模型作为一个非本地非牛顿不可压缩流体，并解决了这样的流体通过轴对称的圆形刚性和不可渗透的管壁滑移的存在下，解析Poietille流。变形张量的速率的建议推广的空间导数表示使用Caputo分数导数。壁面滑移由经典的Navier定律和涉及分数阶导数的该定律的推广来表示。数值模拟表明，高血压可能有助于微囊形成。
2018-01-12 physics.flu-dyn
A unified understanding of scale-resolving simulations and near-wall modeling of turbulent flows using optimal finite element projections
本工作的主要目标是开发一个统一的框架，可以用来作为一个镜头，以定量评估和扩大了广泛的粗粒度模型的湍流，即大涡模拟（LES），混合湍流平均/LES方法和壁面模型（WM）LES。以湍流槽道流为例，最优性进行了评估，在壁分辨极限，混合RANS/LES极限和WMLES极限，通过在不同的分辨率适合这些方法的投影。这些最佳的先验估计具有类似的特点，现有的后验解决方案在文献中报道。一致的精度指标的规模解决方法使用的最佳解决方案作为参考，并进行评估。我们进一步描述的滑移速度在WMLES的近壁欠分辨率方面，并开发一个通用的标度关系。先验测试的见解被用来增强现有的基于滑移的墙模型。各种后验试验表明，优于动态滑动墙模型的性能。为改进滑动壁模型的发展提供了指导，包括动态过程的目标。
2022-07-26 physics.flu-dyn
Is No-Slip Necessary for Vorticity Generation and Shedding over a Circular Cylinder?
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
该研究通过模拟Re=170的圆柱绕流，发现无滑移条件并非涡量产生或周期性涡脱的必要条件，但对积分流量和涡脱动力学的精确定量预测仍有必要。
2026-09-02 physics.flu-dyn
Modeling the wall-slip in large eddy simulations with immersed boundaries
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
提出浸入边界大涡模拟框架（IBMLES）模拟复杂壁面高雷诺数流动。通过对Navier-Stokes方程体积滤波导出浸入边界体力，给出壁面滑移速度模型并经先验分析验证，还探讨了其他项行为。
2026-07-07 physics.flu-dyn
Synergetic Effect of Wall-Slip and Compressibility During Startup Flow of Complex Fluids
本信解释了壁面滑移，可压缩性和触变性的协同效应，在加压流动启动操作的各种结构流体。与直觉相反，实验和数值模拟表明，壁面滑移（粘合失效）促进凝胶降解（内聚失效），揭示了一种新的流动启动机制。触变流变模型包括本体结构降解动力学。然而，基于滑移的静态模型解决了近壁现象。轴向速度或应变演化的近壁瞬态变化以及初始压力沿圆管轴线的传播机制解释了上述协同作用的本质。
2023-01-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of wall slip on the dewetting of ultrathin films on solid substrates: Linear instability and second-order lubrication theory
在惯性可忽略的情况下，分析了壁面滑移对固体基底上非润湿液膜不稳定性的影响。特别是，我们专注于膜的稳定性，比较在文献中，即弱，中间和强滑动模型，与斯托克斯方程的三种润滑模型的性能。由于没有上述领先阶润滑模型被证明是能够预测的增长率的扰动的整个范围内的滑动长度，我们开发了一个抛物线模型，能够准确地预测的线性动态的膜为任意滑动长度。
2020-10-15 cond-mat.soft 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
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
Yield stress and other flow and wall slip parameters of viscoplastic fluids from steady torsional flow
粘塑性流体普遍存在的壁面滑移行为使得分析其稳态扭转流动数据以确定其屈服应力和其剪切粘度材料函数的其他参数具有挑战性。可以使用粗糙化表面以防止壁滑移，但是这样的方法经常导致样品破裂。相反，它在这里示出的屈服应力的粘塑性流体可以确定从扭矩与表观剪切速率数据的稳定扭转流使用一个单一的间隙。粘塑性流体的扭矩与表观剪切速率数据的斜率的阶跃变化标志着流体的屈服应力。为了证明，粘塑性悬浮液的剪切粘度和表观壁滑移行为的早期表征参数[He等人，J. Rheology，63，19（2019）]用于获得每个转速下的剪切应力分布和扭矩。屈服应力，确定从扭矩与表观剪切速率的数据，可以通过使用第二种方法依赖于壁滑移速度与壁速度的比较进行验证，而在同一时间，使其他参数的剪切粘度材料函数的粘塑性流体的确定。
2021-06-24 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Brownian motion near a partial-slip boundary: A local probe of the no-slip condition
出于实验证据的违反无滑移边界条件的液体流动在微米级的几何形状，我们提出了一个简单的，互补的实验技术，具有一定的优势，比以前的研究。而不是依赖于外部引起的流动或探头运动，我们建议，胶体扩散固体表面附近包含签名的流体滑移的程度表现在这些表面上。为了调查，我们计算的图像系统的点力（Stokeslet）垂直和平行于一个表面具有有限的滑动长度，类似于布莱克的解决方案附近的Stokeslet无滑动壁。值得注意的是，点源和垂直Stokeslet的图像系统包含与Blake解决方案相同的奇点;然而，每个奇点都沿着一条线分布，其幅度在滑移长度上呈指数衰减。平行Stokeslet的图像系统涉及一组更大的基本奇点，其幅度不从表面指数衰减。使用这些图像系统，我们确定了墙引起的修正位于“远离”墙的一个小的球形粒子的扩散率。我们还计算了多个粒子之间的耦合扩散系数附近的部分滑动壁。因为，在一般情况下，扩散率取决于“局部”壁条件，图案化的表面将允许差分测量，以获得在一个单一的实验细胞，消除潜在的细胞到细胞的变化，在以前的实验中遇到的。除了激励拟议的实验，我们的解决方案的点力和源附近的部分滑移壁将是有用的滑移系统的边界积分计算。
2005-06-09 cond-mat.soft 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
Solution of the Newtonian plane Couette flow with dynamic wall slip using machine-learning methods
University of Ioannina（约阿尼纳大学）；University of Cyprus（塞浦路斯大学）
比较物理信息神经网络(PINNs)和数据驱动深度算子网络(DeepONets)预测动态壁面滑移的牛顿平面库埃特流，DeepONet实现近实时推理，加速比达540倍。
2026-06-18 physics.flu-dyn
A new dynamic slip approach for wall-modeled Large Eddy Simulations in a Consistent Discontinuous Galerkin Framework
提出一种在间断伽辽金框架中基于动态滑移概念的壁面模化大涡模拟方法，利用修正的Germano恒等式和动态Smagorinsky模型，在显著欠分辨率网格上准确预测平衡流和分离流统计量。
2025-04-24 physics.flu-dyn
Laminar forced convection characteristics in a round microchannel with shape uncertainty: effect of wall slip
本文研究圆形微通道形状不确定性对层流强制对流的影响，通过随机几何生成与滑移边界分析，发现粗糙度平均降低努塞尔数并增加摩擦系数。
2024-06-17 physics.flu-dyn
Wall slip of complex fluids: interfacial friction or slip length?
利用动态表面力仪，我们证明了用于描述简单液体边界流动的滑移长度的概念，是不适合粘弹性液体。相反，适当的描述在于原来的Navier的部分滑移边界条件，制定的界面摩擦系数。我们建立了一个精确的解析表达式，以提取的界面摩擦系数从一个球体和一个平面之间的振荡排水力，适用于动态SFA或原子力显微镜非接触测量。我们用这个模型来研究粘弹性聚合物溶液的边界摩擦超过5个十年的膜厚度和一个十年的频率。正确使用的原始Navier的条件准确地描述了复杂的流体动力的规模高达几十微米，一个简单的“牛顿”的摩擦系数，不依赖于频率，并密切反映了动态的界面耗尽层在溶液/固体界面。
2018-05-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Nonlocality of the slip length operator for scalar and momentum transport in turbulent flow over superhydrophobic surfaces
本研究针对超疏水表面湍流的标量与动量输运，采用宏观强迫方法对比两种边界条件，发现有限尺寸纹理下均匀化滑移长度存在显著非局域性，并验证了其对雷诺平均解的重要影响。
2025-01-25 physics.flu-dyn
Hydrodynamic Interactions of Spherical Particles in A Fluid Confined by A Rough And No-Slip Wall
在这篇文章中，我们开发了一个理论框架来研究在非平坦和无滑移边界的存在下的水动力相互作用。本文计算了边界壁的小振幅和正弦变形对球形粒子自运动和两体流体动力学相互作用的影响。我们表明，表面粗糙度提高了自流动性的方式，在一个局部驼峰的表面前的运动，流动性强度降低，而它增加的运动以上的局部深度的粗糙表面。数值分析了表面粗糙度对两体水动力相互作用的影响。
2010-09-29 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unsteady laminar pipe flow of a Carbopol gel. Part I: experiment
本文对屈服应力剪切变稀流体（Carbopol- 980）的低雷诺数非定常管流进行了实验研究。对存在和不存在壁面滑移的流变流动中的固-流转变的研究揭示了不可逆变形状态与壁面滑移现象之间的耦合。特别地，壁滑移的存在几乎抑制了与流变滞后相关的变形功率赤字随材料受力速率的缩放。不可逆的固-流转变和壁面滑移行为出现在相同的施加应力范围内，因此，这两种现象似乎是相互耦合的。在增加/减少阶梯压力斜坡过程中进行的流场的原位测量揭示了三种不同的流态：固体（塞状），固体-流体和流体。与压力斜坡的增加/减少分支期间观察到的滞后相关的变形功率赤字揭示了对不稳定流驱动速率的依赖性，该速率与存在滑移的流变学测量期间观察到的速率一致。滑移速度对壁面剪应力的依赖性揭示了仅在流体流动状态内的Navier型滑移行为，这表明壁面滑移现象直接耦合到固-流转变。滑移速度与壁面速度梯度的普遍标度被发现和滑移长度是独立的特征时间强迫t0。论文最后讨论了主要发现及其对我们目前对Carbopol凝胶屈服和滑动行为的理解可能产生的影响。提出了几个步骤值得追求未来的实验/理论研究。
2013-01-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Torsional parallel plate flow of Herschel-Bulkley fluids with wall slip
本文分析了壁面滑移对Herschel-Bulkley流体扭转平行板流变仪表观流动曲线的影响，揭示了不同应力下的流动状态，并通过数值与解析方法计算了表观流动曲线等关键量，重现了实验现象。
2024-03-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Liquid-solid slip on charged walls: dramatic impact of charge distribution
纳米流体系统在能量转换中的应用显示出巨大的前景，其中它们的性能可以通过纳米级液-固滑移来增强。然而，效率也由表面电荷控制，这是已知的，以减少滑动。结合分子动力学模拟和分析发展，我们展示了表面电荷分布对滑动电荷耦合的巨大影响。均匀带电的石墨烯表现出非常有利的滑动电荷关系（用新的理论模型合理化，纠正了现有理论模型的一些弱点），导致巨大的电动能量转换。相反，滑移强烈影响不均匀带电表面，由于表面上捕获的反离子引起的粘性阻力。在这种情况下，滑移应该取决于控制结合离子分数的界面的详细物理化学。我们的数值计算结果和理论模型提供了新的基本见解的分子机制的液-固滑移，并寻找新的功能界面与最佳的能量转换性能，例如，蓝色能源或废热收集的实用指南。
2020-06-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rate-dependent slip boundary conditions for simple fluids
利用分子动力学模拟研究了原子光滑表面间流体流动中滑移长度的动力学行为。在弱的壁面-流体相互作用下，滑移长度随剪切速率非线性地增加，前提是液/固界面形成不可破坏的结构。随着壁面-流体相互作用的增加，逐渐过渡到线性速率依赖性。我们发现，滑移长度可以很好地描述由一个单一的变量，反过来又取决于在平面内的结构因子，接触密度和固体壁附近的第一流体层的温度的函数。大量的模拟表明，该公式是有效的，在广泛的剪切速率和壁面流体相互作用。
2007-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Instability and disintegration of vortex rings during head-on collisions and wall interactions
两个涡环的正面碰撞可以产生各种各样的现象：次级环的头饰，变平并反复相互作用的涡面，或者环剧烈分解成湍流云。相互作用的结果由影响两个碰撞涡环的不稳定性的性质决定。在这里，我们进行了系统的研究，以确定占主导地位的不稳定性作为一个函数的参数的问题。为此，我们数值模拟的头部碰撞的涡环的循环雷诺数之间的$1000$和$3500$和变化的细长比$Λ=a/R$范围从$Λ=0.1$到$0.35$，与$a$的核心半径和$R$的环半径。通过研究能量和粘性耗散的时间演化，我们阐明了方位不稳定性在确定碰撞结果中的作用。然后，我们比较这些碰撞的自由滑动和无滑动壁的涡环的正面影响。自由滑动壁施加镜像对称，这阻碍了某些不稳定性，并在足够大的雷诺数导致形成半冠的旋涡。撞击无滑移壁面的结果是在所产生的边界层喷出后形成二次涡环。当雷诺数超过一定的阈值时，该阈值随着$Λ$而增加，涡流通过方位角不稳定性分解，导致湍流云。
2021-10-18 physics.flu-dyn
Sound waves, diffusive transport, and wall slip in nanoconfined compressible fluids
本文通过分子动力学模拟研究纳米受限简单流体中的长波长流体动力学关联，利用弛豫时间在体相与连续介质理论间的特征转变，从平衡模拟中同时测量黏度和滑移长度，并证实了几何诱导的过阻尼声波弛豫，为纳米流体器件设计提供理论依据。
2023-05-12 physics.flu-dyn
Asymptotic limits of the axisymmetric solution of the Brinkman equation for a point force near a no-slip wall
School of Mathematics and Statistics, The Open University（开放大学数学与统计学院）；Jožef Stefan Institute（约瑟夫·斯蒂芬研究所）
研究Brinkman方程中点力靠近无滑动壁的渐近解，通过闭合形式解和泰勒展开分析流场，并验证其在非稳态Stokes流中的应用。
2025-12-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Slip-flow theory for thermo-osmosis based on a kinetic model with near-wall potential
本文基于含近壁势的动力学模型推导广义滑移流理论，求解热滑移系数，并应用于平行板间热渗透，发现排斥势可致气体流动方向反转，与液体热渗透的分子动力学结果类似。
2025-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.app-ph
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
Determination of Navier's slip parameter using data assimilation
针对患者特异性血流模拟中Navier滑移参数确定困难的问题，提出并测试了一种基于最优控制的方法，利用人工数据估计滑移参数和入口速度剖面，结果表明即使数据含噪声也能通过精确离散化恢复参数和流动模式。
2024-02-07 math.OC physics.flu-dyn
Transport of electrolytes across nanochannels: the role of slip
本文研究变截面纳米通道中壁面滑移对电解质动电输运的影响，发现最窄处疏水涂层可通过几何熵效应与滑移边界层协同显著提升输运系数，为芯片实验室和蓝色能量技术提供优化策略。
2025-04-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Drag reduction induced by superhydrophobic surfaces in turbulent pipe flow
在湍流管流中研究了超疏水表面的减阻作用。润湿的超疏水表面被示出为在其粗糙度中捕获气泡。这阻止了液体与该位置的壁直接接触，从而允许流动滑过气泡。我们考虑一个明确的纹理与流向槽的墙壁中的气体预计将被截留。这种配置是模拟交替无滑移和无剪切边界条件的墙壁。相对于经典的湍流管流，观察到显著的减阻，其强烈地取决于凹槽的尺寸和固体分数，即固体壁表面与管的圆周的总表面之间的比率。阻力减小是由于在固定压降下壁面处的平均滑移速度增加了流速。强化的边界条件也会产生特殊的湍流结构，这反而会降低流速。这两个并发的影响提供了一个整体的流量增加，通过平均轴向动量平衡证明。该方程提供了平均压力梯度、雷诺应力、平均流速和平均滑移速度贡献之间的平衡。
2018-09-24 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
The smooth-wall-like behaviour of turbulence over drag-altering surfaces: a unifying virtual-origin framework
我们进行直接模拟的湍流通道施加不同的虚拟原点的所有三个速度使用罗宾，滑动样边界条件，以研究位移的影响，由不同的流动组件，常见的机制小纹理表面的起源。我们还探讨了这种影响使用反对党控制。对于肋，Luchini等人（1991）提出，它们的影响可以简化为流向和展向速度原点之间的偏移，后者是湍流感知的原点。后来的结果表明，超疏水表面的表观壁法向速度的起源也可能发挥作用。我们的研究结果支持，相关的参数是由平均流和湍流感知的起源之间的偏移。前者取决于流向滑移长度，而后者则取决于壁面法向滑移长度和展向滑移长度。流向速度波动上的滑移，反过来，至少在减阻状态下，对湍流的虚拟原点的影响可以忽略不计。这表明，由准流向涡感知的原点，在表面诱导横向速度，是确定湍流的虚拟原点的关键，而由近壁条纹感知的原点，与流向速度波动相关，起着次要的作用。在这个框架内，湍流量的变化，通常在流动控制文献中报道的是，只有一个结果的选择的起源和缺席时，参考的起源经历的湍流。除了这种转变的起源，我们表明，湍流仍然基本上是光滑的壁状，一个简单的表达式可以预测湍流的虚拟起源。通过将虚拟原点引入到光滑壁涡粘性框架中，可以先验地再现对阻力的影响。
2020-11-02 physics.flu-dyn
Cytoplasmic streaming in plant cells: the role of wall slip
我们提出了一个计算机模拟研究，通过格子玻尔兹曼模拟，细胞质流在藻类细胞，如那些轮藻的微观模型。我们将肌球蛋白马达沿着肌动蛋白通道跟踪建模为沿着固定线进行定向运动的球体。球体尺寸考虑到电机拖动囊泡或其他细胞器的事实，并且，与以前的工作不同，我们建模的边界靠近电机移动作为一个有限的滑移层的墙壁。通过使用现实的参数值肌动蛋白泳道和肌球蛋白密度，以及内质和液泡的粘度和滑层靠近壁，我们发现，这种简化的视图，它不依赖于任何电机，细胞质和液泡之间的耦合比由粘性斯托克斯流提供的其他，是足以占观察到的幅度的流动速度在活植物细胞的细胞内液。
2012-02-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Pressure Drop and Flow development in the Entrance Region of Micro-Channels with Second Order Slip Boundary Conditions and the Requirement for Development Length
在目前的调查中，轴向速度分布的发展，发展长度（$L^*_{fd}=L/D_{h}$）的要求，并在入口区域的圆形和平行板微通道的压降进行了严格的分析了大范围的操作条件（$10^{-2}\le Re\le 10^{4}$，$10^{-4}\le Kn\le 0.2$和$0\le C_2\le 0.5$）。为此，传统的Navier-Stokes方程已被数值求解使用有限体积法在非交错网格，同时采用二阶速度滑移条件的壁与$C_1=1$。结果表明，尽管壁面局部速度滑移的大小总是大于充分发展段的速度滑移，但壁面局部剪应力，特别是对于高$Kn$和$C_2$，可以显著低于其充分发展段的速度滑移值。这种效应对于较低的$Re$更突出，分别显著影响局部和完全发展的增量压降数$K(x)$和$K_{fd}$。因此，根据操作条件，$K_{fd}$以及$K(x)$可以呈现负值。这一从未报道过的观测结果意味着，在壁面存在增强的速度滑移的情况下，发展区的压力梯度甚至可能小于完全发展区的压力梯度。从模拟数据，它已被观察到，无论是$L^*_{fd}$和$K_{fd}$的特点是由低和高$Re$渐近线，使用它，非常准确的相关性，他们已经提出了两种几何形状。尽管由于其复杂性，不能推导出$K(x)$的相关性，并且对于评估管道长度$L^*<L^*_{fd}$的实际压降，需要$K(x)$的精确知识，但是已经提出了一种方法，该方法提供…
2018-06-10 physics.flu-dyn
Equivalent slip length of flow around a super-hydrophobic cylinder
Dongguan University of Technology（东莞理工学院）；National Center for Applied Mathematics in Hunan, Xiangtan（湖南应用数学中心湘潭分中心）；Wuxi Institute of Communications Technology（无锡通信工程研究院）；Southwest University of Science and Technology（西南科技大学）；Xiangtan University（湘潭大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
本文通过二维数值模拟研究超疏水圆柱绕流，引入克努森数建立等效滑移长度与雷诺数、气体分数及单体长度/半径比的定量关系，验证了滑移长度模型对滑移-无滑移交替模型的有效近似性。
2025-11-11 physics.flu-dyn
