Linear waves in sheared flows. Lower bound of the vorticity growth and propagation discontinuities in the parameters space
本文的研究提供了二维不可压缩粘性Poiquille流和Couette流中扰动涡度拟能随时间单调衰减的充分条件。J.L.的扩展Synge（1938）对初值问题的处理方法使我们能够找到波数-雷诺数图中任何初始扰动的拟能不能增长的区域。这个区域比动能的区域更宽。我们还表明，参数空间分裂成两个区域，具有明显不同的传播和色散特性。
2018-04-17 math-ph math.MP physics.flu-dyn
A High-Order Weighted Compact High Resolution Scheme with Boundary Closures for Compressible Turbulent Flows with Shocks
本文提出了一种改进的高阶加权紧致高分辨率（WCNS）格式，它将非线性插值与紧致差分格式相结合，扩展了加权紧致非线性格式（WCNS）的思想，用于可压缩湍流中激波的捕捉。该方案具有更好的分辨率性能比以前的WCNS的。这是通过使用一个紧凑的（或空间隐式）的形式，而不是传统的全显式形式的非线性插值。由于紧凑的插值方案往往有较低的色散误差相比，显式插值方案，该方案有能力解决更多的精细尺度的功能，同时仍然有能力提供足够的本地化耗散捕捉冲击和不连续性鲁棒。近似色散关系的特点，该计划进行了分析，以显示优越的分辨率性能的计划相比，其他WCNS的类似数量级的精度。对于非周期问题，我们也提出了守恒的高阶精度边界格式。此外，一个新的保守的通量差分格式的紧凑的有限差分格式推导出，并允许使用保正限制器，以提高鲁棒性。不同的测试案例表明，该计划的能力，以捕获不连续性在一个强大的和稳定的方式，同时也本地化所需的数值耗散只包含不连续性和非常高的波数功能的区域，从而更好地保持光滑的流动功能相比，WCNS的。
2021-01-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Kinetic Flux Difference Splitting Method for Compressible Flows
本文提出一种基于三速度离散玻尔兹曼方程的低耗散动力学通量差分裂方法，利用相对熵识别膨胀区并引入选择性数值耗散以替代熵修正，可精确捕捉网格对齐定常间断。
2022-10-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Coping with geometric discontinuities in porous shallow water models
针对单孔隙浅水模型在孔隙度突降处的黎曼解多重性问题，本文通过对照二维SWE数值解确定物理解及必要水头损失，并提出可选择一致解的近似黎曼求解器。
2023-07-17 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Start-up and inertialess instability of elasto-viscoplastic channel flow
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
通过Saramito本构模型研究弹粘塑性流体在压力驱动通道流中的启动与线性稳定性，发现基态存在非唯一性及应力间断，并证明在零雷诺数下基态线性不稳定。
2026-05-31 physics.flu-dyn
Meshfree simulation of multiphase flows with SPH family methods
光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)具有粒子方法的无网格和全拉格朗日特征, 适用于具有界面大变形、不连续性和多物理场的多相流的高精度模拟.本文首先简要介绍了SPH的基本概念。然后，总结和讨论了SPH在多相流模拟中的各种实现方法。提出了与多相流SPH模拟相关的一些需要注意的问题。
2020-10-23 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A new smoothed particle hydrodynamics method based on high-order moving-least-square targeted essentially non-oscillatory scheme for compressible flows
本研究提出MLS-TENO-SPH混合高阶框架，通过分区策略结合MLS近似与改进TENO格式，兼顾光滑区域高阶精度与间断捕捉能力，在可压缩流动模拟中表现更优。
2023-06-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A low-dissipation numerical method based on boundary variation diminishing principle for compressible gas-liquid two-phase flows with phase change on unstructured grid
本文提出一种基于六方程模型和MUSCL-THINC/QQ-BVD格式的低耗散数值方法，用于非结构网格上带相变的可压缩气液两相流模拟，能低耗散捕捉间断并清晰解析相变界面。
2024-11-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Study of Mach reflection in inviscid flows
本文采用高阶间断Galerkin方法和重叠网格，研究了无粘流动中的马赫反射现象。我们采用Siva Prasad Kochi等人提出的激波捕捉方法，利用重叠网格精确捕捉超声速绕楔流中出现的间断。在这个过程中，我们首先获得一个粗网格的解决方案，并使用有问题的细胞数据，我们构建一个重叠的网格，这是近似对齐的所有不连续。我们用粗网格解作为初始条件，同时只在重叠网格上使用问题单元指示器和限制器来优化求解器。这使我们能够准确地捕捉不连续性。用这个方法，我们得到了马赫数$3.0$和$4.0$绕不同楔角的楔体流动的解，并精确地确定了分离准则和VonNeumann条件。我们还确定了这些马赫数下不同楔角的马赫杆高度。我们还证明了在从规则反射到马赫反射的过渡中所发生的滞后现象。
2023-01-25 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Shock waves and characteristic discontinuities in ideal compressible two-fluid MHD
本文研究了理想可压缩等熵双流体磁流体动力学模型。通过引入类熵函数，将双流体MHD方程组化为一种对称形式，它与经典MHD系统的非保守形式在压力、速度、磁场和熵等方面的对称形式相似。这就产生了许多立竿见影的效果。特别是，我们得出结论，所有的压缩极端冲击波存在于局部的时间在弱磁场的限制。本文给出了两流体流动中流涡面在时间上局部存在的一个充分条件。对于二维情形和一个特殊的状态方程，只要压力法向导数在一阶矩上满足Rayleigh-Taylor符号条件，我们就可以得到两流体MHD流动中在时间上局部存在接触间断的结论。
2018-10-15 math-ph math.AP math.MP
An asynchronous discontinuous Galerkin method for combustion simulations
本文将异步间断伽辽金方法扩展到化学反应流动模拟，提出耐异步WENO限制器以在通信延迟下捕捉火焰锋面和爆轰，并验证了其数值精度与可扩展性。
2025-01-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Feature-preserving Latent-EnKF for Data Assimilation of Flows with Shocks
Department of Mechanical Engineering, Johns Hopkins University（约翰霍普金斯大学机械工程系）
针对含激波流动中EnKF因多模态统计产生伪振荡的问题，提出在学习的低维潜在空间进行集合更新以保持激波特征，并通过共享解码器恢复物理状态，数值实验验证了无伪振荡的准确特征恢复。
2026-10-16 cs.LG cs.NA math.NA
A Wave Appropriate Discontinuity Sensor Approach for Compressible Flows
提出一种利用特征波结构选择性处理激波与接触间断的通用间断传感器方法，显著减少高频振荡，且不引入额外数值耗散。
2023-05-15 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Wave or Physics-Appropriate Multidimensional Upwinding Approach for Compressible Multiphase Flows
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出一种多维算法，利用特征空间中欧拉方程的波结构和物理空间中变量的物理性质，通过不同重建方案增强准确性并减少数值伪影。
2025-01-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Valid Physical Processes from Numerical Discontinuities in Computational Fluid Dynamics
现代计算流体动力学方法中，由于流动变量的单元分辨率有限，通常采用在单元界面处具有间断跳跃的分段连续初始重构。从间断点出发，用有限体积格式求解了Goddom方法中的一个Riemann问题，得到了通过网格界面的通量。随着CFD模拟中马赫数的增加，黎曼解的自适应似乎内在地引入了一种在强激波区发展不稳定性的机制。理论上，欧拉方程的黎曼解是基于平衡假设的，这在非平衡激波层中可能不成立。为了从不连续性的角度阐明流动物理，在0~10000倍颗粒碰撞时间的时间尺度上，研究了一维接触激波非定常流动行为。在研究不连续面的非平衡流动行为时，首先将无碰撞Boltzmann方程用于一个粒子碰撞时间内的时间尺度，然后采用直接模拟Monte Carlo（DSMC）方法得到进一步的演化解。随着时间的增加，从自由粒子输运到耗散Navier-Stokes（NS）解的转变。精确的黎曼解变成了无限次粒子碰撞的极限解。对于高马赫数流动模拟，激波转捩区中的点，即使在数值上将该区域扩大到网格尺寸，也应该被认为是高度非平衡激波层内的点。
2010-09-22 math-ph math.MP physics.flu-dyn
The steady incompressible ideal free-boundary flows of a hydromagnetic star
High Altitude Observatory, NSF National Center for Atmospheric Research（美国国家大气研究中心高空观测站）；Lynker Space（林克空间）
研究引力作用下理想磁流体恒星中不可压缩自由边界流，以钱德拉塞卡等人的稳定场向流及新的稳定横向流为解，探讨稳定流起源、近理想流体特性，还单独研究理想流体，解释太阳日冕爆发现象。
2026-07-07 astro-ph.SR physics.flu-dyn
General-domain FC-based shock-dynamics solver II: Non-smooth domains, accuracy and parallel performance
本文扩展FC-SDNN求解器以支持非光滑域处理，提出高可扩展性并行方案，通过2D Euler方程测试验证其在间断处保持低数值耗散并实现激波尖锐分辨率。
2025-06-24 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Comparison of Sub-Grid Scale Models for Large-Eddy Simulation using a High-Order Spectral Element Approximation of the Compressible Navier-Stokes Equations at Low Mach Number
本研究的目的是确定一些常见的（和一些不太常见的）亚网格尺度（SGS）模型的性能，优点和缺点的大涡模拟低马赫可压缩流使用高阶谱元素。研究的模型是经典的常系数Smagorinsky-礼来，模型由Vreman和两个变种的动态SGS（DSGS）模型设计，以稳定有限和频谱元素的运输为主的问题。特别是，我们比较了一个变体的DSGS是基于一个时间相关的残差版本（R-DSGS）的时间无关的残差为基础的计划（T-DSGS）。SGS模型与Smagorinsky和Lilly的参考模型进行了比较，以确定它们在以下方面的能力：（i）稳定数值解，（ii）最大限度地减少下冲和过冲，（iii）捕获/保留不连续性，以及（iv）在不同长度尺度上转移能量。这些能力的问题进行了研究：（1）被动平流示踪剂，（2）耦合，非线性方程组表现出不连续性，（3）重力驱动的流在分层大气中，（4）均匀，各向同性湍流。所有模型都能够保留尖锐的不连续性。Vreman和R-DSGS模型还减少了线性和非线性平流与尖锐梯度的解决方案中的下冲和过冲。我们的分析表明，对于高阶谱方法的数值稳定性，R-DSGS和T-DSGS模型比Vreman和Smagorinsky-Lilly更鲁棒。Smagorinsky和Vreman模型能够更好地解决剪切流中更精细的流动结构，而节点R-DSGS模型显示出更好的能量守恒。总体而言，R-DSGS的节点实现（与其基于元素的…
2022-04-07 physics.ao-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
$rp$-adaptation for compressible flows
我们提出了一个$rp$的适应策略，高保真模拟可压缩无粘流与冲击。通过使用变分优化器来$r$ -调整网格和簇自由度，来提高流动不连续区域的网格分辨率。在光滑流区域，我们分别通过增加或减少元素的多项式阶数来局部地增加或减少局部分辨率。这种双重方法使我们能够利用这两种方法的优势，以获得最佳的计算性能，从而降低了模拟的总体成本。自适应工作流使用的传感器的不连续性和平滑的区域，这是廉价的计算，但框架是通用的，可以与其他基于特征的传感器或误差估计器结合使用。我们证明了这一概念验证使用两种几何形状在跨音速和超音速流态。该方法已在开源谱/ $hp$单元框架$Nektar++$及其专用高阶网格生成工具$NekMesh$中实现。结果表明，建议的$rp$ -适应方法是一个合理的成本效益的方式，提高精度。
2020-09-18 cs.CE cs.CG cs.NA
An adaptive multiresolution flux reconstruction method with local time stepping and artificial viscosity for compressible flows simulations
本文提出一种结合多分辨率与通量重构的自适应方法，通过局部时间步进和人工粘性高效模拟可压缩流动，在减少网格的同时保持精度并有效捕捉激波。
2023-06-20 physics.flu-dyn
Consistent Interface Capturing Adaptive Reconstruction Approach for Viscous Compressible Multicomponent Flows
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出了一种物理一致的数值离散方法，用于模拟粘性可压缩多组分流。核心方法通过THINC方案捕捉接触间断面，结合MP或WENO方案进行重构，有效减少近似误差。通过多个基准测试验证了方法的准确性与稳定性。
2025-01-07 physics.flu-dyn
Physics-Informed Neural Networks: Bridging the Divide Between Conservative and Non-Conservative Equations
本文通过Burgers方程和欧拉方程的基准问题，系统研究了物理信息神经网络（PINNs）在求解含激波和不连续性问题时对守恒与非守恒形式PDE的敏感性。
2026-05-22 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
High speed flows with Particles on Demand: Boundary Conditions
针对 PonD 难以处理复杂边界的问题，本文引入基于非平衡外推的边界条件，并通过高 Mach 数可压缩算例验证其有效性。
2023-06-06 physics.flu-dyn
A Physics-Augmented GraphGPS Framework for the Reconstruction of 3D Riemann Problems from Sparse Data
University of Cambridge（剑桥大学）
本研究提出物理增强的 GraphGPS 框架，通过改进消息传递聚合步骤以感知激波并限制信息仅从已知节点流动，实现了从稀疏数据高效且高精度地重建 3D Riemann 问题，性能优于多种机器学习基准。
2025-05-27 cs.LG physics.flu-dyn
Wave-appropriate reconstruction of compressible flows: physics-constrained acoustic dissipation and rank-1 entropy wave correction
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出了一种适波重建方法，通过优化声学耗散参数和熵波修正，提升亚声速和超声速流场的计算精度，同时减少对接触间断检测器的依赖。
2026-07-28 physics.flu-dyn
Extended Physics Informed Neural Network for Hyperbolic Two-Phase Flow in Porous Media
Dawood University of Engineering and Technology（达伍德工程与技术大学）；Texas A&M University（德克萨斯A&M大学）
本文提出扩展的物理信息神经网络用于求解多孔介质中双相流的非线性双曲方程，通过动态分解计算域并强制耦合以提高求解精度。
2025-12-01 cs.LG cs.NA math.NA
On-demand augmentation in heat transfer of Taylor bubble flows using ferrofluids
磁流体的热流体输运特性可以通过施加磁场来影响。磁操纵的铁磁流体已被用于增强传热，从最近的调查明显。在本研究中，我们研究了一种新的策略，用于增强两相传热，并表明磁操纵的非沸腾泰勒泡流（TBF）的铁磁流体可以提供按需增强。在早期的研究（DOI：10.1016/j.colsurfa.2020.124589）中，我们已经表明，铁磁流体的TBF特性可以通过外部磁场操纵来改变。由于TBF的传输特性主要取决于它们的流动形态，因此预计这种改变会影响它们的热传输特性，这在本工作中进行了研究。通过磁操纵产生较小的气泡和晶胞，降低了所得TBF的空隙率。此外，在任何时候，与较大的气泡段塞系统相比，更多数量的单元参与热交换过程。这种流动修改导致两相热传递的相当大的增强（其可以高达100%）。增强的程度取决于所施加的磁场和感应磁力，均匀的气体分数，液膜厚度/空隙率和流动形态的TBF，这是在本研究中检查。铁磁流体在TBF中的应用提供了多种益处，例如具有更好的热性能的纳米颗粒的悬浮液和通过外部手段的流动操纵的附加功能。所提出的应用程序与建议的操作技术提供了一个有效的替代需求增强在低雷诺数流动的两相传热。
2022-01-06 physics.app-ph physics.flu-dyn
The minimum entropy principle for fluid flows in a nozzle with discontinuous cross-section
University of Freiburg（弗赖堡大学）；Université de Paris VI（巴黎第六大学）；Centre National de la Recherche Scientifique（法国国家科学研究中心）；International University（国际大学）
针对变截面且可能含有不连续性的喷嘴中的可压缩流体欧拉方程，将其视为非守恒形式双曲系统，基于Dal Maso、LeFloch和Murat意义下的弱解，利用熵等式的完全守恒形式推导熵解满足的最小熵原理，并建立该类数值逼近的稳定性。
2007-12-21 cs.NA math.AP math.NA
