Unconditional finite amplitude stability of a viscoelastic fluid in a mechanically isolated vessel with spatially non-uniform wall temperature
本文研究了不可压缩粘弹性流体在空间非均匀温度下的空间非均匀定常状态的有限振幅稳定性。对于广泛的一类不可压缩粘弹性模型，包括Oldrophil-B模型，Giesekus模型，FENE-P模型，Johnson-Segalman模型，和Phan-Thien-Tanner模型，我们证明了定态是稳定的任何有限扰动。
2020-05-15 math.AP math.DS physics.flu-dyn
Viscoelastic fluid flow in a 2D channel bounded above by a deformable finite thickness elastic wall
本文计算了三种粘弹性流体（Oldrophil-B、FENE-P和Owens血液模型）在二维通道中的定常流动，通道部分由可变形的有限厚度neo-Hookean固体约束。发现极限Weissenberg数随着无量纲固体弹性参数Γ的增加而增加，遵循Owens > FENE-P> Oldrophil-B的趋势，超过该极限Weissenberg数计算就不能收敛。Owens模型的高剪切稀化性质导致弹性固体总是坍缩到通道中，因为这里考虑的Γ值的范围很宽。然而，在FENE-P和Oldrophil-B模型的情况下，流体-固体界面可以在通道内，也可以向外凸出，这取决于Γ的值。这种行为与早期模型的预测有很大不同，早期模型将可变形固体视为零厚度膜，在这种情况下，膜总是位于通道内。与仅响应于压力的零厚度膜相比，固体壁支撑压力和剪切应力的能力是观察到的差异的原因。三种粘弹性流体的通道中的应力和速度场与牛顿流体的预测的比较表明，剪切稀化而不是弹性是观察到的行为差异的关键来源。
2015-02-11 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On the Statistical Properties of the 3D Incompressible Navier-Stokes-Voigt Model
粘弹性不可压缩流体的Navier-Stokes-Voigt（NSV）模型是三维纳维-斯托克斯方程的正则化，可用于直接数值模拟。在这项工作中，我们调查其统计特性，采用唯象启发式参数，结合Sabra壳模型模拟的模拟的NSV模型。对于大值的正则化参数，相比Kolmogorov长度尺度，模拟表现出多尺度惯性范围，和耗散范围显示低的不稳定性。这些事实提供的证据表明，NSV正则化可能会降低湍流的直接数值模拟的刚度，对含能量尺度的影响很小。
2009-01-05 physics.flu-dyn
Hamiltonian Active Particles in Incompressible Fluid Membranes
Birla Institute of Technology and Science, Pilani（比拉理工学院）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
本文提出了一种哈密顿框架，用于研究嵌入在不可压缩二维膜中的推子和拉子偶极子的相互作用，揭示了远场偶极子流的无旋特性及哈密顿动力学对活性偶极子集体行为的影响。
2026-07-01 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
High yield, shell-stabilized, narrow-sized C3F8 nanobubbles with different shell properties and precisely controllable response to acoustic excitations: experimental observations and numerical simulations
了解超声激发磷脂（PL）稳定的NB的非线性行为的压力依赖性是重要的优化US曝光参数的对比增强超声的实施，关键的分子成像。壳的粘弹性可以通过引入膜添加剂来控制，例如作为膜软化剂的丙二醇或作为膜加强剂的甘油。我们首次报道了具有窄分散性和不同壳性质的高产率NB的生产。通过对尺寸和壳结构的精确控制，我们展示了这些壳成分如何与磷脂膜相互作用，改变其结构，影响其粘弹性，从而改变其声学响应。利用通过极性敏感荧光染料C-laurdan的双光子显微镜技术来深入了解膜添加剂对膜结构的影响。我们报告如何壳刚度的NB影响的压力阈值（Pt）的突然放大的散射声信号从NB。对于平均尺寸为200 nm的窄尺寸NB，我们发现Pt对于具有最柔性膜的NB在123-245 kPa之间，如使用C-Laurdan评估的，对于具有中等刚度的NB为465-588 kPa，对于具有刚性膜的NB为588-710 kPa。NB动力学的数值模拟与实验观察结果吻合良好，证实了声响应对壳体性能的依赖性，从而进一步证实了UCA壳体工程的发展。粘弹性依赖的阈值行为可以用于显著地和选择性地增强有效的窄尺寸NB的诊断和治疗超声应用。
2020-10-19 cond-mat.soft physics.app-ph physics.flu-dyn
Unsteady aerodynamic theory for membrane wings
本文研究了二维无粘不可压缩流中薄膜翼型在任意小振幅弦运动和横向阵风作用下的动态响应。理论模型假设在恒定张力下可伸展膜的线性变形，其使用非定常薄翼型理论将气动弹性耦合到外部气动载荷。本文研究了简谐升沉振荡、迎角瞬时变化、正弦横向阵风和锐缘阵风下的结构和气动薄膜响应。这些情况下的非定常升力响应分别对薄膜机翼的Theodorsen、Wagner、Sears和Küssner函数产生气动弹性扩展。这些扩展首次将膜流体-结构相互作用纳入柔性翼型非定常升力响应的表达式中。我们的研究结果表明，薄膜翼型与适当调整的预张力可以拥有实质性的气动优势，在非定常流动条件下的刚性翼型。
2022-08-17 physics.flu-dyn
Pressure-driven viscoelastic flow in axisymmetric geometries with application to the hyperbolic pipe
本文研究了轴对称管道中的稳态不可压缩粘弹性流动，采用Oldroyd-B方程并通过润滑近似和八阶正则摄动法求解，发现双曲管道的压降和Trouton比可由修正Deborah数和聚合物粘度比表示，Padé近似增强了解的收敛性且与数值模拟高度吻合。
2023-12-22 physics.flu-dyn
Microscopic approach to understand Brownian dynamics in viscoelastic fluid
我们提出了一个完全微观制定的粘弹性的流体从微观斯托克斯-Oldroyd B模型假设瞬时流体动力学摩擦，并表明线性化导致的形式的频率依赖性粘度，可以直接应用到朗之万方程。有趣的是，计算的粘度表达式可以直接映射到Jeffreys模型，该模型本质上是宏观的，流体的体积粘弹性由复弹性模量G（ω）表征。此外，我们证明了有关的格林函数是相同的，在不可压缩的，低牛顿数牛顿流体的粘度项的频率依赖性的简单合并。我们继续评估的轨迹的自由布朗粒子在粘弹性环境中使用我们的形式主义和计算参数，如功率谱密度，自相关函数和均方位移，然后我们扩展到粒子限制在流体中的谐波势。
2018-03-13 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Projection-Based Solver for Viscoelastic Stokes Flow using FFTs
Institute for Computational Physics, Universität Stuttgart（斯图加特大学计算物理研究所）；Institute for Theoretical Physics, Utrecht University（乌得勒支大学理论物理研究所）；Department of Information and Computing Sciences, Utrecht University（乌得勒支大学信息与计算科学系）
本文提出基于FFTW的投影型算法，用于求解Oldroyd-B流体的Stokes方程，验证了四辊磨流场的应力发散特性，未来将拓展至活性系统等应用场景。
2026-08-07 physics.flu-dyn
Polymer drag reduction in surfactant-contaminated turbulent bubbly channel flows
聚合物添加剂通常用于在各种应用中操纵泡状流。在这里，我们调查的影响，清洁和污染的气泡驱动向上（上流）在牛顿和粘弹性湍流通道流。界面分辨的直接数值模拟进行检查的唯一和组合的可溶性表面活性剂和粘弹性的影响，使用一个有效的三维有限差分/前跟踪方法。不可压缩流方程求解完全耦合的FENE-P粘弹性模型和控制界面和本体表面活性剂浓度的方程。后一种耦合是通过将表面张力与表面活性剂浓度相关联的非线性状态方程来实现的。对于牛顿型湍流泡状流，考察了Triton X-100和1-戊醇表面活性剂的影响。据观察，吸附动力学高度影响泡状流的动力学。发现微量的Triton X-100足以防止气泡簇的形成，恢复单相行为，而甚至两个数量级以上的1-戊醇表面活性剂不足以防止层的形成。对于粘弹性湍流，粘弹性促进了泡壁层的形成，因此对于无表面活性剂的泡状流，聚合物的减阻作用完全丧失，而对于$Wi=4$，加入少量的表面活性剂（Triton X-100）可以恢复聚合物的减阻作用，导致$25\%$的减阻。
2021-10-14 physics.flu-dyn
Experimental investigation of the flow rate--pressure drop relation of a viscoelastic Boger fluid in a deformable channel
本研究针对可变形通道内Boger流体的稳态流动，建立实验-理论框架量化黏弹性对流量-压降关系的影响，验证了壁面柔度与黏弹性的耦合效应，为微流控和软液压系统设计提供理论支撑。
2025-08-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Unsteady aerodynamic theory and experiments of hovering membrane wings
University of South Florida（南佛罗里达大学）；Brown University（布朗大学）
本研究通过结合理论与实验，提出一种用于高攻角悬停膜翼不稳气动响应的理论模型，验证了膜片变形对升力的预测能力。
2025-12-08 physics.flu-dyn
Local projection stabilized finite element modeling of viscoelastic two-phase flows
本文提出了一种三场局部投影稳定化有限元方法，用于计算三维轴对称浮力驱动气泡在液柱中上升的问题，其中气泡或液柱可以是粘弹性的。两相流由时间相关的不可压缩纳维-斯托克斯方程描述，而粘弹性由时间相关域中的Giesekus本构方程建模。在时间相关的区域内，采用任意拉格朗日欧拉ALE格式和有限元法求解控制方程。ALE中的界面分辨移动网格允许精确地将界面张力和材料参数中的跳跃合并。一种基于丰富近似空间和不连续投影空间的一层局部投影稳定化方法（LPS）被用来稳定模型方程。稳定的数值方案允许我们使用等阶插值空间的速度和粘弹性应力，而inf-sup稳定的有限元用于速度和压力。对粘弹性流体中牛顿气泡的上升运动和粘弹性流体中牛顿气泡的上升运动进行了全面的数值研究。分析了粘度比、牛顿溶剂比、Giesekus迁移率因子和Eötvös数对气泡动力学的影响。数值研究表明，牛顿气泡在粘弹性流体中上升时，会经历尖形后缘的扩展，同时也会出现负尾流现象。然而，在牛顿流体中上升的粘弹性气泡在后驻点周围产生具有凹坑形状的压痕。
2019-02-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Enucleated incompressible red blood cells in shear flow: theoretical analysis of shape instabilities
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Montpellier（蒙彼利埃大学）
采用准球形红细胞在剪切流中的微扰理论框架，研究形状不稳定性，揭示过量面积、剪切模量等参数对多叶形状出现的影响。
2026-06-18 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Immersed-finite-element method for deformable particle suspensions in viscous and viscoelastic media
粘性和粘弹性介质中的可变形弹性体构成了合成和生物复杂流体的很大一部分。我们提出了一种并行化的三维模拟方法，它完全解决了固体和流体域的动量平衡。浸没边界算法被称为浸没有限元法（IFEM），它精确地确定了固体域中的内力。该方案的优点是不需要重新划分网格，处理有限的Elderold数，以及将非线性粘弹性的流体域。我们的算法是专为计算效率高的模拟混合结构类型的多颗粒悬浮液。在IFEM中的固体域中的内力计算与基于有限体积的不可压缩流体求解器耦合，这两者都是大规模并行化的分布式存储器架构。我们进行了广泛的案例研究，以确保我们的算法的保真度。即，在粘性和粘弹性介质中进行了一系列胶囊、红细胞和弹性固体可变形颗粒的单颗粒模拟。我们所有的结果是在良好的定量协议与相应的文献中报道的数据是基于不同的模拟平台。此外，我们评估的准确性多粒子模拟的血液悬浮液（血浆中的红细胞），有和没有血小板。最后，我们提出了一种新的模拟多个固体变形物体在粘弹性介质中的结果。
2019-03-08 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Viscoelastic flows with conservation laws
在这项工作中，我们提出了第一个对称双曲守恒律守恒律组来描述粘弹性流动的麦克斯韦流体，即流体的记忆，其特征在于由一个松弛时间参数。准确地说，系统的准线性偏微分方程详细的浅水区，即在重力作用下的静水不可压缩的自由表面的二维流动。它将圣维南系统推广到麦克斯韦流体的粘弹性流动，并包含了F。布舒特它还概括了（薄层）弹性动力学的超弹性材料的粘性流体，和各种流变之间的固体和液体状态，可以制定使用我们的新变量作为材料parameter.The新的粘弹性流动模型有许多潜在的应用，除了落入（对称双曲）系统的守恒律的理论框架。在计算流变学中，它提供了一种新的方法来解决高魏森伯格数问题（HWNP）。对于瞬变地球物理流，它提供了一个并行兼容的数值模拟的前景，与离散体积（FV）说。此外，本文提出了一种新的连续介质模型的FV离散化，以精确我们的想法，包括。解决方案的物理意义。最后通过数值模拟给出了展望。
2019-08-09 cs.NA math.AP math.NA
Fully coupled implicit finite-volume algorithm for viscoelastic interfacial flows
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg（马格德堡奥托·冯·格里克大学）；Polytechnique Montréal（蒙特利尔理工大学）
本文提出了一种完全耦合的隐式有限体积算法，用于模拟大Weissenberg数下的粘弹性界面流，无需log-conformation方法。
2026-02-09 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Benchmarking the Immersed Boundary Method for Viscoelastic Flows
本文通过二维算例和流变实验，对浸入边界法在Oldroyd-B和Rolie-Poly粘弹性流动中的精度与收敛性进行基准测试，并与有限元、有限体积法比较，给出正则化delta函数和拉格朗日网格间距的推荐选择。
2024-01-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Membrane flutter induced by radiation of surface gravity waves on a uniform flow
本文研究了有限深无粘不可压缩流体的均匀水平流中底部弹性薄膜的稳定性问题。膜在前缘和后缘处被简单地支撑，前缘和后缘将膜附接到水平刚性地板的两个部分。膜在垂直于流动方向的方向上具有无限的跨度，而在流动方向上具有有限的长度。对于无限长的膜，我们推导出一个完整的色散关系，是有效的任意深度的流体层，并找到由于发射表面重力波的膜颤振的条件。我们用色散关系根的微扰理论和负能波的概念描述了这种辐射诱导不稳定性，并讨论了它与反常多普勒效应的关系。
2020-06-16 math.DS physics.ao-ph physics.class-ph
Flow and Heat Transfer of a MHD Viscoelastic Fluid in a Channel with Stretching Walls: Some Applications to Haemodynamics
University of Bremen（不来梅大学）
本文通过数值方法研究了在外部磁场作用下，具有拉伸壁的平行板通道中稳态不可压缩粘弹性导电流体的流动与传热，发现拉伸壁导致中心线附近出现回流，而强磁场可抑制回流，且磁场增强会降低流速但升高温度，对心血管系统血液动力学有潜在应用。
2010-07-07 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Modeling blood flow in viscoelastic vessels: the 1D augmented fluid-structure interaction system
数学模型和数值模拟在血液动力学领域有着广泛的应用，是更好地理解生理和病理过程的宝贵资源。这一现象背后的理论与柔性薄壁管中不可压缩流动的研究密切相关。模型必须正确地描述血流与血管壁之间的力学相互作用。最近的工作表明，通过粘弹性定律表征血管壁的流变学的好处。考虑壁材料的粘性贡献而不是简单的弹性贡献，导致对血管行为的更现实的表示，其不仅表现出瞬时弹性应变，而且表现出对脉动压力波的粘性阻尼效应，以及能量损失。这项工作的目的是提出一个易于扩展的一维数学模型，能够准确地捕捉FSI。的独创性在于在PDE形式的粘弹性管法的引入，有效的动脉和静脉网络，导致增强FSI系统。与成熟的数学模型相比，所提出的模型是天生的双曲型。该模型是解决了一个二阶数值方案的基础上IMEX RK计划设想应用到双曲型系统与刚性松弛条款。模型的验证是在不同的测试。在黎曼问题中得到的结果，采用一个简单的弹性管法的表征的血管壁，可用的精确解进行比较。为了验证粘弹性项的贡献，制造解决方案的方法。设计了具体的测试来验证该方案的均衡性和AP特性。一个特定的测试与进口脉冲压力波的设计，以评估粘弹性的影响。
2019-12-06 cs.NA math.AP math.NA
Axisymmetric flow due to a Stokeslet near a finite-sized elastic membrane
弹性约束在许多软物质体系中起着重要作用，并影响着粘性流中悬浮颗粒的输运特性。基于低雷诺数流体动力学理论，本文提出了一种有限尺寸圆形弹性膜轴对称流动的解析理论，该流动是由沿对称轴指向的点力奇异性（Stokeslet）引起的。粘性不可压缩流的解决方案制定的膜周围的混合边值问题，然后将其减少到一个系统的对偶积分方程的区域边界的内侧和外侧。我们表明，弹性流体动力学问题的解决方案，可以方便地表示为一组非齐次Fredholm积分方程的第二类对数核。基于流体动力学流场，得到了垂直于圆膜作平移运动时流体动力学迁移率函数的半解析表达式。计算结果对颗粒半径与颗粒离膜距离之比的超前阶数是有效的。在准定常极限下，我们发现在有限尺寸的膜附近的粒子迁移率总是大于在相同尺寸的无滑移圆盘附近的粒子迁移率。我们进一步表明，弯曲相关的流体动力学流动性的贡献单调增加时，减少膜的大小，而剪切相关的贡献显示一个最小值时，颗粒膜的距离等于膜的半径。因此，取决于系统的几何和弹性性质，系统行为可以是剪切或弯曲主导的。我们的研究结果可能会发现在弹性细胞膜附近的纳米粒子为基础的传感和药物输送系统的领域中的应用。
2019-04-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
