3-Dimensional Dusty Plasma in a Strong Magnetic Field: Observation of Rotating Dust Tori
本文研究了强磁场中三维尘埃等离子体的动力学。由射频放电中的导电或非导电环产生的静电势阱限制了带电的灰尘颗粒。在没有磁场的情况下,尘埃颗粒表现出围绕其平衡位置的热运动。当磁场穿过阈值(B $>$ 0.02 T)时,边缘颗粒开始旋转并在垂直平面中形成涡流。同时,中心区域颗粒在水平面内表现出热运动或$\vec{E} \times \vec{B}$运动。在B $>$ 0.15 T时,中心区域的尘埃颗粒开始反向旋转,在垂直面内形成一对反向旋转的涡旋。涡旋对的特性随着磁场强度的增加而改变(B $\sim$ 0.8 T)。在B $>$ 0.8 T时,尘埃颗粒在旋转环中表现出非常复杂的运动。旋转粒子的角频率变化表明了涡旋中的差动或剪切尘埃旋转。当磁场从0.05 T增加到0.8 T时,角频率随磁场的增加而增加.离子拖曳力和尘埃电荷梯度与电场一起被认为是驱动边缘涡流和中心区涡流运动的可能能量来源。旋转的方向也证实了造成涡旋运动的不同能量来源。
2020-05-08 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The influence of current collectors on Tayler instability and electro-vortex flows in liquid metal batteries
泰勒不稳定性是一种扭结型流动不稳定性,当通过导电流体的电流超过某个临界值时发生。最初是在天体物理学背景下研究的,最近发现这种不稳定性也是液态金属电池向上扩展的限制因素。在本文中,我们继续我们的努力来模拟这种不稳定性的框架内的积分微分方程方法的液态金属。原来的求解器是加强多域支持与Dirichlet-Neumann分区的静态边界。特别关注的是奠定了详细的影响轴向电边界条件的泰勒不稳定性的特征,其次,电涡流的发生和它们的相关性,为液态金属电池。
2014-09-12 physics.flu-dyn
Acoustic instability of a circular vortex with a smoothed vorticity profile
本文首次从第一性原理同时研究涡旋与流动相互作用的声辐射机制和 Miles 机制,证明 Miles 机制可完全抑制声学不稳定性,但在声辐射能量损失更强时声学不稳定性占主导,并给出光滑涡量剖面涡旋的定量不稳定判据。
2023-11-30 physics.flu-dyn
Three-dimensional sand ripples as the product of vortex instability
在自然界和工业生产中,均可以观察到稳态流动条件下的三维沙纹。一些例子是在河床上和输送沙子的石油管道上观察到的波纹。尽管这些模式很重要,但它们的形成并不完全清楚。有理论和实验证据表明,水波纹生长从二维床的不稳定性,使一个直的漩涡是形成下游的波峰。Raudkivi(2006)的命题,即三维性起源于涡旋不稳定性,在这里被采用。本文对下游涡进行了线性稳定性分析,以获得三维波纹的横向尺度。所获得的波长与实验观察到的波纹进行比较。
2016-08-13 physics.flu-dyn
Vortex formation and instability in the left ventricle
我们研究了二尖瓣涡环的形成在舒张早期充盈在患者特定的左心室(LV)使用直接数值模拟。左心室的几何形状是从健康人类受试者的磁共振成像(MRI)数据重建的。通过基于细胞的激活方法对左心室运动学进行建模,该方法受到心脏电生理学的启发并产生生理性LV壁运动。在流体动力学视频中,我们详细描述了舒张早期充盈期间形成的二尖瓣涡环的三维结构。环开始变形,因为它向心尖传播,并变得倾斜。尾二次涡管是涡环与LV壁相互作用的结果。这些涡流管围绕圆周缠绕,并开始与二尖瓣涡流环相互作用并使其不稳定。在左室舒张末期,涡环撞击左室壁,大范围的心室内血流沿顺时针方向旋转。首次揭示了二尖瓣涡环的演化是由涡环的侧向变形、两个强度不等的涡管的相互作用、涡管的螺旋度极化和涡核的扭转不稳定性等涡-涡和涡-壁相互作用所控制的。
2011-10-15 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
A dusty plasma model for vortex structure in Jupiter atmosphere
以无限流动等离子体中的静电束缚带电尘埃云为原型,研究了自然界中各种驱动耗散复杂流动系统在木星大气中自组织涡旋的结构变化.使用二维流体动力学模型,稳态流动的解决方案,得到的体积驱动的尘埃云在一个有界域的纵横比为1.5相关的GRS的当前大小和驱动剪切离子流类似的一部分纬向射流流经GRS。这些非线性解揭示了实验室实验中稳定驱动的尘埃环流与木星大气涡旋之间的许多相似特征。从连续的结构变化开始,围绕GRS和白色椭圆的均匀涡度的静止内部的高速领环的持久性被解释为与运动粘度而不是驱动场相关的内部性质的变化的结果。这一分析也揭示了驱动场、边界和动力学参数在决定木星大气中涡旋的特征大小、强度、环流方向和漂移以及自然界中其他相关的驱动耗散流系统中的作用。
2018-11-22 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Enhanced Microfluidic Mixing via a Tricritical Spiral Vortex Instability
实验测量和数值模拟的流体流动通过交叉槽装置的纵横比(深度:宽度)的范围内,0.4 <α < 3.87。对于低雷诺数Re,流动是对称的,并且从相反方向进入交叉槽的流体流之间存在尖锐的边界。当Re_c大于某一α值时,流场发生分叉(但仍为定常层流),并在出流通道中心轴附近形成螺旋涡结构。表征不稳定性的序参量按照六阶朗道势增长,并随着α的增加显示出从二阶到一阶的过渡。当α = 0.55时出现三临界点。螺旋涡流在流场中起到混合区域的作用,这种现象可以用来驱动微流体装置中的增强混合。
2015-09-03 physics.flu-dyn
Three-Dimensional Morphology of Vortex Interfaces Driven by Rayleigh-Taylor or Richtmyer-Meshkov Instability
研究了瑞利-泰勒(RT)和里希特迈尔-梅什科夫(RM)单模的三维拓扑结构,包括气泡、喷流和鞍点。我们提出了一个解析描述的接口作为一个整体,任意时间依赖的加速度g(t)。研究了气泡的形状对晶格形状的依赖性--多边形、正方形或三角形。在大密度比的情况下,RM加速度产生彼此分离的射流,而在RT情况下,射流由液体片连接。我们比较我们的分析结果的数值模拟。
2001-04-25 physics.flu-dyn
Vortex Core and POD Analysis on Hairpin Vortex Formation in Flow Transition
本文应用基于Liutex定义的涡核线新概念,论证了涡环不是λ涡的一部分,环状涡的生成与λ涡是分开形成的。本文还应用正交分解方法分析了平板上发夹环转捩区的KelvinHelmholtz不稳定性,以了解环形涡的形成。新的识别方法--改进的Omega-Liutex方法被有效地用于三维可视化和观察涡结构的形状。POD模式1作为平均流场,具有流向涡结构特征。其他POD模态均位于展向结构中,且具有由KH不稳定性引起的脉动运动。结果表明,波动POD模式是成对的,并且具有相同的特征,如振幅,振型和时间演变。涡核和POD分析结果表明,在边界层流动转捩过程中,λ涡和发夹涡的形成过程中,λ涡不是自身变形为发夹涡的,而是KH不稳定性作用下形成的。
2019-12-02 physics.flu-dyn
Short-wavelength secondary instabilities in homogeneous and stably stratified shear flows
我们提出了一个数值研究三维,短波长的线性不稳定性的Kelvin-Helmholtz(KH)涡在均匀和分层的环境。使用二维数值模拟产生的基流的特征在于基于初始一维速度和浮力剖面定义的雷诺数和理查森数。局部稳定性方程,然后解决封闭的流线在涡基流,这是假定准定常。对于非层结的情况下,椭圆形不稳定性的涡核占主导地位,在被接管的涡边缘的双曲线不稳定性。对于分层的情况下,早期的不稳定性包括一个占主导地位的椭圆形不稳定性的核心和双曲线不稳定性的强烈影响的分层在涡边缘。在中间时间,当地的方法显示了一个新的分支的不稳定性(对流分支),出现在涡核,随后向涡边缘移动。更多的对流不稳定分支出现在涡核处并远离,然后在大部分时间合并形成涡外围内最不稳定的区域。从本地的方法的主导不稳定性特征被证明是在良好的定性一致性与结果从全球不稳定性研究均质和分层的情况下。分区分析,然后用来阐明剪切和分层上确定的不稳定性的作用。浮力的作用被证明是至关重要的主要KH不稳定饱和后,与占主导地位的对流不稳定发生在最强的静态不稳定分层的区域。最后,我们强调了潜在的洞察力的作用,当地的方法可以提供在其他流量的二次不稳定性的理解。
2018-02-14 physics.flu-dyn
Dean Instability in Double-Curved Channels
本文利用广义度规的格子Boltzmann模型研究了弯曲通道中的Dean不稳定性。为此,我们首先改进和验证的方法,通过测量临界Dean数在过渡从层流到涡流的流向弯曲的矩形通道,获得了很好的协议与文献值。利用我们的模型内的任意度量的容易实施,我们研究了通过双弯曲通道的流体流动,使用椭球坐标,并研究了依赖于通道的两个垂直曲率半径的过渡到涡流。我们不仅观察到了向2胞涡流动的转变,还观察到了向4胞涡流动甚至6胞涡流动的转变,并且发现当两个曲率半径近似相等时,向2胞涡流动转变时的临界Dean数出现最小值。
2014-11-12 physics.flu-dyn
Cascades and Reconnection in Interacting Vortex Filaments
在高雷诺数下,两个涡流管之间的相互作用导致强烈的速度梯度,这是流体湍流的核心。这种涡量放大是通过初始涡管的两种不同的不稳定性机制产生的,假设是反平行的,并具有镜像对称平面。在中等雷诺数下,管通过Crow不稳定性而不稳定,非线性发展导致芯体强烈压扁成薄片。然后,这些片材预锻成长丝,长丝可以重复该过程。在较高的雷诺数下,不稳定性通过椭圆不稳定性进行,产生垂直于原始管方向的涡流管。在这项工作中,我们表明,这些相同的过渡之间的乌鸦和椭圆形不稳定性发生在中等雷诺数时,我们改变两个直涡管之间的初始角$β$。我们证明了当两个管之间的角度接近于$π/2$时,管之间的相互作用导致薄涡面的形成。这些片的随后的破裂涉及成对片的扭曲,随后出现小尺度涡旋结构的局部云。在两个管之间的角度$β$的值较小时,击穿机制改变为椭圆级联状机制。而两个涡的相互作用取决于初始条件,细尺度涡结构的快速形成似乎是一个强大的功能,可能是普遍的非常高的雷诺数。
2021-02-22 physics.flu-dyn
Vortex shedding in high-Reynolds-number axisymmetric bluff-body wakes: local linear instability and global bleed control
我们研究了大规模的螺旋涡脱落制度在高雷诺数的轴对称体与钝后缘的尾流,无论是实验和本地,线性,时空稳定性分析。在不稳定性分析中,我们考虑了体底后基流的详细下游演变。研究证实了尾流近场中第一个方位角数的绝对不稳定性存在一个有限区域。这种不稳定性被认为是触发回流区下游的大尺度螺旋涡脱落的原因。通过将给定流速的流体吹过细长体的基部来检查对旋涡脱落的抑制。流动的局部绝对区域的范围是作为泄放系数$C_b=q_b/(πR^2u_\infty)$的函数计算的,其中$q_b$是泄放流速,$R$是底部半径,$u_\infty$是入射自由流速度。结果表明,基本流成为对流不稳定的$C_b^*\sim 0.13$的排放系数的临界值的任何地方,这样没有自激制度预计$C_b>C_b^*$。此外,我们报告的流动可视化和热线测量的实验结果,增加值的出血系数。当应用足够量的底部排气时,流动显示表明,涡脱落被抑制,平均流变为轴对称。线性不稳定性分析预测的临界泄放系数在本文分析的雷诺数范围内落在实验值之内。
2019-12-15 physics.flu-dyn
Dissipative-centrifugal instability of the Burgers vortex core and cyclone-anticyclone vortex asymmetry
在考虑介质整体旋转和线性均匀摩擦的Burgers涡推广(BVG)形式下,得到了流体动力学方程组的一个新的精确解。得到了BVG固体旋转核的非线性耗散离心不稳定性条件,该条件与一定的超阈值旋转角速度和非零摩擦有关。在BVG涡核的DCI期间产生的气旋-反气旋涡不对称的新效应被证明与高速旋转行星的大气和实验室实验中观察到的结果相似。
2017-10-29 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Essence of inviscid shear instability: a point view of vortex dynamics
从数学和物理两方面充分揭示了剪切失稳的本质。在线性背景下,得到了一个一般的充分必要稳定判据。它是Kelvin-Arnol定理的类似物,即,稳定的流动使与涡度相关的动能最小化。结合Kelvin-Helmholtz不稳定性(K-H不稳定性)和波的共振机制,探讨了剪切不稳定性的机理。它需要集中涡和共振波的不稳定性。与集中涡具有相同相速的波动与集中涡相互作用,触发不稳定。我们称这种机制为“集中涡不稳定性”。文中还简述了剪切失稳的物理解释。最后,由定理导出了一些有用的判据.这些结果将激发未来的工作,调查其他流体动力学不稳定性。
2006-05-19 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Short-wave vortex instability in stratified flow
本文研究了分层流体中Lamb-Chaubergin偶极子的一种新的不稳定性。通过数值线性稳定性分析,增长率的第二个峰值出现在比浮力尺度$L_{b}=U/N$小一个数量级的垂直尺度上,其中$U$是特征速度,$N$是Brunt-Väisälä频率。这种新的不稳定性表现出的增长率是类似的,甚至超过,之字形不稳定性,它具有的特征长度的浮力尺度。这种不稳定性进行了调查的雷诺数$Re=2000-20000$和水平弗劳德数$F_{h}=0.05-0.2$,其中$F_{h}=U/NR$,$Re=UR/ν$,$R$是偶极子的特征长度尺度,和$ν$是粘度的宽范围。探讨了从浮力尺度到粘性阻尼尺度的垂直尺度范围。此外,证据表明,这种新的不稳定的动力学部分取决于浮力雷诺数,$Re_{b}=F_{h}^{2}Re$。
2014-09-18 physics.flu-dyn
Mechanism of instability in non-uniform dusty channel flow
本文研究压力驱动非均匀含尘通道流的不稳定性机制,发现临界层与颗粒浓度变化重叠时产生新的重叠模式,推导临界层平衡方程揭示其物理机制,还分析了密度比和重力等因素的影响。
2024-06-07 physics.flu-dyn
Suppression of the superfluid Kelvin-Helmholtz instability due to massive vortex cores, friction and confinement
本研究通过广义点涡模型表征超流体界面量子化涡旋结构破缺的动力学不稳定性,明确涡核质量、耗散、边界邻近三种抑制机制,发现有质量涡核可改变标度律与发展方向,并将模型预测与冷原子实验测量结果对比。
2024-08-02 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
On the Association of Kinematics, Spanwise Instability and Growth of Secondary Vortex Structures in the Wake of Oscillating Foils
该研究数值模拟 Re=8000 下沉浮俯仰耦合振荡翼尾流,揭示 Stc、相位偏移与展向不稳定性及二次涡增长之间的转捩机制。
2023-07-13 physics.flu-dyn
Closely spaced co-rotating helical vortices: Long-wave instability
1 Aix Marseille Universit\'e, CNRS, Centrale Marseille, IRPHE, Marseille, France
研究了紧密排列共旋转螺旋涡流的长波不稳定性,揭示了三种不同类型的不稳定性模式及其物理机制。
2022-06-29 physics.flu-dyn
Inertio-elastic instability of a vortex column
本文分析了弹性数$\textit{El} = \textit{De}/\textit{Re}$为有限的大$\textit{Re}$和大$\textit{De}$下聚合物稀溶液中涡柱的不稳定性。这里,$\textit{Re} = Ω_0 a^2/ν_s$和$\textit{De} = Ω_0 τ$分别是基于芯角速度($Ω_0$)、柱半径($a$)、溶剂基运动粘度($ν_s = μ_s/ρ$)和聚合物弛豫时间($τ$)的雷诺数和德博拉数。小振幅扰动的稳定性,在这一杰出的限制是由弹性瑞利方程,其频谱参数化的$ \textrm{E} = \textit{El}(1-β)$,$β$是溶剂的溶液粘度的比率。在所述极限中,松弛项的忽略意味着聚合物溶液支持相对于基态流传播的无阻尼弹性剪切波。这些剪切波的存在导致与弹性瑞利方程相关联的多个(三个)连续谱,而原始瑞利方程只有一个连续谱。此外,不同于中性稳定的无粘情况下,涡柱的不稳定性出现有限E由于一对弹性剪切波被驱动到一个共振相互作用下的差分对流的核心外的无旋剪切流。的朗肯配置文件的渐近分析表明,没有弹性阈值,虽然,对于小E,不稳定的离散模式的增长率是超越小,O $(\textrm{E}^2e^{-1/\textrm{E}^{\frac{1}{2}}})$。伴随的数值研究表明,不稳定性持续光滑的涡廓线,提供的径向范围的过渡区(从旋转的核心到无旋的外部)…
2021-01-04 physics.flu-dyn
Large-scale instability in hydrodynamics with stable temperature stratification driven by small-scale helical force
本文研究了雷诺数Re<<1时,小尺度螺旋驱动力对具有稳定温度梯度的流体的影响。乍一看,这个系统似乎没有任何不稳定性。然而,我们发现,大尺度涡不稳定性出现在流体中,尽管它的稳定分层。在非线性模式下,这种不稳定性达到饱和,并产生大量的静止螺旋涡结构。在这些结构中,有一个固定的螺旋孤子和一个新的类型的扭结。该理论是建立在严格的渐近方法的多尺度发展。
2012-04-23 physics.flu-dyn
A modern approach to the Kelvin-Helmholtz instability on circular vortex sheets
该研究用二维圆形涡片表征涡旋最外层剪切界面,通过Birkhoff-Rott方程给出Kelvin-Helmholtz不稳定性的新证明,推导了奇点形成时间,结合数值证据提出该不稳定性或促进二维湍流涡旋的二次不稳定性发展。
2024-08-15 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Crow instability of vortex lines in dipolar superfluids
本文利用平均场模拟研究偶极超流体中量子涡旋线的 Crow 不稳定性,揭示偶极极化方向对 Kelvin 模选择、涡旋曲率及失稳增长率的调控作用。
2025-09-30 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
The Influence of Vortex Sheet Geometry on the Kelvin-Helmholtz Instability
本文研究涡面几何形状对开尔文-亥姆霍兹不稳定性的影响,发现圆形涡面具有线性稳定性,并证明正则化核可导致失稳,表明该不稳定性机制依赖于全局涡面几何形状。
2023-09-01 math-ph math.AP math.MP
Instability crossover of helical shear flow in segregated Bose-Einstein condensates
本文从理论上研究了零温下两相分离玻色-爱因斯坦凝聚体中一种流体沿另一种流体涡核流动的螺旋剪切流的不稳定性。螺旋剪切流在流体动力学上分为两种状态:(1)螺旋涡面,其中涡量局限于圆柱形界面上,稳定性由波纹模式的有效理论描述;(2)涡量分布在涡核附近的核流涡,其中不稳定现象仅由涡特征模式控制:开尔文和静脉曲张模式。螺旋剪切流的不稳定性表现出显着的竞争中的不同类型的不稳定性之间的交叉区之间的两个制度。
2013-06-26 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Vortex dynamics and shear layer instability in high intensity cyclotrons
我们证明了在回旋加速器中,强流束在垂直于磁场的平面内的空间电荷动力学可用二维不可压缩流体的欧拉方程描述。与流体动力学的这种类比给出了一个统一且直观的框架来解释实验和模拟中观察到的光束螺旋和光束分裂行为。特别是,我们表明,光束分裂是一个经典的不稳定性发生在流体剪切流的结果。我们给标度律的不稳定性和预测的非线性演化的光束受it. Our工作表明,回旋加速器可能是唯一适合的剪切层和涡旋分布的实验研究,是无法实现的潘宁-Malmberg陷阱。
2016-04-15 physics.acc-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Transition to instability of the leapfrogging vortex quartet
点涡系统是非线性动力学中长期感兴趣的系统,描述了二维无粘流体的运动,该流体除了在离散的运动点涡集合处是无旋的,在该运动点涡处涡量发散。蛙跳轨道由两对旋转的同号涡旋组成,它们作为一个四重奏,以恒定的速度传播。众所周知,如果两个对开始时相距很远,则运动是稳定的,而如果它们靠得更近,则运动变得不稳定,这种关系由文中定义的无量纲参数$α$表示。在这里,我们分析表明,从稳定到不稳定的过渡发生在一个临界值$α= ϕ^{-2}$,其中$ϕ$是黄金分割比。这个值是由Tophøj和Aref基于仔细的数值假设的,并且由本作者使用半分析论证,但以前没有通过精确分析证明。
2022-10-29 nlin.CD physics.flu-dyn
Countersuperflow instability in miscible two-component Bose-Einstein condensates
我们从理论上研究了逆流的不稳定性,即,在均匀的两组分玻色-爱因斯坦凝聚体中的两个反向传播的可混溶超流。当逆流的相对速度超过临界值时,逆流不稳定性导致超流体之间的相互摩擦,导致两种冷凝物之间的动量交换。由于不稳定性的非线性发展,动量交换导致从特征密度图案中形成涡环。涡环的膨胀大大加速了动量交换,导致涡间相互作用和涡环之间的重联引起的高度非线性状态。当两个组分之间的相互作用足够大时,涡环的迅速膨胀会引起各向同性湍流,两个凝聚体的整体相对运动会松弛。湍流中的最大涡线密度与相对速度的平方成正比。
2011-06-05 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Quantum vortex stability in draining fluid flows
本研究探讨排放流体流动中量子涡旋的稳定性,发现会聚流动可抑制初级分裂不稳定性,但圆形捕获结构中会出现与旋转黑洞超辐射不稳定性相关的次级不稳定性,终态为沿壁传播的冲击波并催生大量涡旋。
2024-03-09 cond-mat.quant-gas physics.flu-dyn
Origin and evolution of the multiply-quantised vortex instability
我们证明了具有多个角动量量子的量子涡旋的动力学不稳定性是由涡旋核内的超辐射束缚态引起的。我们的结论是支持的分析WKB计算和数值模拟的线性化和完全非线性运动方程的双重量化的漩涡中心的圆形桶陷阱。在不稳定性的后期,我们揭示了一个惊人的新的行为系统的非线性政权。与预期相反,在没有耗散的情况下,系统永远不会进入由哈密顿涡旋动力学描述的两个分离良好的相缺陷的状态。相反,两个缺陷之间的分离经历调制,其从不超过几个愈合长度,其中可压缩的动能和不可压缩的动能交换。这表明,在适当的条件下,成对的涡旋可能能够形成亚稳定的束缚态。
2021-11-04 cond-mat.quant-gas hep-ph hep-th
Landau damping and mode-selective instability of a vortex gas
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa(里斯本高等工程学院,里斯本理工学院);GoLP/IPFN, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa(高能量子与等离子体物理实验室/核物理研究所,里斯本高等技术学院,里斯本大学)
本文证明点涡旋气体是真正的弗拉索夫系统,推导出其动力学方程,预测了朗道阻尼和模式选择性不稳定性,为集体涡旋动力学提供了动力学理论框架。
2026-10-06 cond-mat.quant-gas nucl-th physics.flu-dyn
Simulation and Instability Investigation of the Flow around a Cylinder between Two Parallel Walls
采用计算流体动力学(CFD)方法对Re=40和Re=100时两平行壁间圆柱绕流进行了数值模拟。控制方程为纳维-斯托克斯方程。用有限体积法离散,用PISO算法迭代求解。将计算结果与文献中的数值结果进行了比较,得到了较好的一致性。在此基础上,研究了卡门涡街的形成机理,并利用能量梯度理论分析了整个流场的不稳定性。结果表明,在定常流动条件下,圆柱体尾部的两个涡对流动不稳定性没有影响,它们对卡门涡街的形成没有贡献。卡门涡街的形成是圆柱两侧剪切层相互作用和圆柱尾迹绝对不稳定性共同作用的结果。对于有卡门涡街的流动,初始不稳定发生在尾迹下游的涡内区域,涡心首先在涡内失稳。对于压力驱动流,证实了时均速度剖面上的拐点导致了不稳定性。结果表明,能量梯度理论在研究流动稳定性和揭示湍流转捩机理方面具有潜在的应用价值。
2019-02-07 nlin.CD physics.chem-ph physics.flu-dyn
From a vortex gas to a vortex crystal in instability-driven two-dimensional turbulence
本研究通过直接数值模拟探讨了外力驱动二维湍流的结构形成,揭示了包括大尺度涡旋、混合态、涡旋气体及六角涡旋晶体在内的四种稳态解分支,并分析了涡旋晶体在强迫强度变化下的形成与熔化机制。
2024-01-07 cond-mat.soft nlin.PS physics.ao-ph