Effect of cross-sectional anisotropy on shock train dynamics in supersonic internal flows
University of Michigan（密歇根大学）
研究发现，管道截面各向异性影响激波列车结构，但流体减速效率主要由湍流边界层阻塞决定。
2025-12-01 physics.flu-dyn
Primary Investigation on Ram-Rotor Detonation Engine
提出在单转子内集成压缩、爆震与膨胀过程的RRDE，并通过理论分析与数值模拟揭示其总压增益规律及爆震波稳定驻留特性。
2023-11-02 physics.flu-dyn
Viscosity, shock-induced separation, and shock reversal -- Oscillating wing section in transonic flow
本文用数值方法研究了振荡机翼跨音速流中激波-边界层相互作用的机理。在中等和大迎角但低振幅的振荡下，观察到激波诱导的流动分离或激波失速，并伴有激波反转。即使由粘性力输入到翼型的功率比由翼型上的压力输入到翼型的功率低三个数量级，边界层操纵激波位置和激波运动，并通过压力重新分配输入到翼型的功率。由于边界层不能承受激波造成的逆压梯度，激波运动与无粘流相反，导致激波向上游移动，从而导致早期分离。激波运动相对于翼型运动显示出相位差，并且是振荡频率的函数。在小迎角和低振幅振荡时，边界层改变了外部流的剖面，导致流的较慢膨胀，从而导致早期激波和由边界层引起的扩散激波脚。
2021-05-08 physics.flu-dyn
Methods for Calculating the Pressure Field in the Tube Flow
本文概述了在压力只依赖于轴向坐标的一维流动模型中计算流道内压力场的方法。该调查是一般关于管的机械性能（刚性或可扩张），以及关于横截面沿管长度的变化（恒定或可变）。该研究也是一般关于流体流变学作为牛顿或非牛顿。
2013-12-08 physics.flu-dyn
Flow rate-pressure drop relation for deformable channels via fluidic and elastic reciprocal theorems
通过由软材料制成的配置的粘性流在固液界面处施加压力和剪切应力，导致横截面的变形，这影响流速-压降关系。传统上，计算该流速-压降关系需要求解耦合流体流动和弹性形变的完整的弹性流体动力学问题。在这项工作中，我们使用的斯托克斯流和线性弹性的互等定理，推导出一个封闭形式的表达流量的压力降关系的变形通道，绕过了详细的计算的解决方案的流体-结构-相互作用的问题。对于小的变形（域扰动方案下），我们的理论提供了领先的顺序效果，流体应力和通道的顺应性之间的相互作用，对流量-压降关系。我们的方法只使用流体流动的解决方案和弹性形变由于流体应力分布在未变形的通道，消除了需要解决耦合的弹性流体动力学问题。与以前的理论研究，忽略了横向侧壁的存在下，并认为浅的几何形状有效的无限宽，我们的方法允许确定限制侧壁上的流速-压降关系的影响。对于流量控制的情况和板弯曲理论的弹性形变，我们显示了一个折衷的效果之间的变形顶壁的顺应性和阻力，由于侧壁上的压力降。虽然增加的顺应性降低了压降，侧壁的影响增加了它。我们的理论框架可以提供深入了解现有的实验数据，并铺平了道路，为设计新的优化软微流体配置的不同横截面形状。
2022-09-06 physics.flu-dyn
Fast Asymptotic-Numerical Method For Coarse Mesh Particle Simulation In Channels Of Arbitrary Cross Section
穿过惯性微流体装置的颗粒迁移到聚焦流线。提出了一种用奇点表示粒子的方法，计算粒子在任意截面惯性微流通道中的迁移速度。改进的渐近分析，提高了奇异性近似的规律性，使有限元近似的流场和压力场更有效。样本结果表明，该方法是计算效率高，能够捕获由于通道形状和雷诺数的变化在颗粒聚焦位置的分叉。
2021-10-26 physics.flu-dyn
Localized performance of riblets with curved cross-sectional profiles in boundary layers past finite length bodies
本文利用高分辨率PIV实验研究有限尺寸水翼上弯曲截面肋条的局部减阻机制，发现其可同时降低摩擦与压差阻力，累积减阻最高达6%。
2024-09-07 physics.flu-dyn
DSMC investigation of rarefied gas flow through diverging micro- and nanochannels
采用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法，结合简化的伯努利试验（SBT）碰撞格式，研究了稀薄压力驱动氮气在分叉微通道中的流动。描述了在不同压比（1.5 ${\le}{\prod}{\le}$ ~ 2.5）和努森数（0.03 ${\le}$ Kn ${\le}$ ~ 12.7）下，具有不同发散角（0 ~ 17 $^{\circ}$）的两个板块之间的流体流动行为。主要的流场特性，包括压力，速度和温度，提出了不同的微通道，并与具有均匀横截面的微通道进行了比较。讨论了扩张型微通道内流场特性随通道面积变化、通道压比和稀薄化程度的变化规律。结果表明，在本工作中研究的所有模拟参数范围内，发散微通道中没有流动分离。已经发现，与等效的直通道几何形状相比，发散通道可以携带更高量的质量。提出了微通道内的质量流率、发散角、压比和努森数之间的关系式。本文的数值计算结果证实了非均匀截面微纳通道中努森极小值现象的存在。
2017-02-02 physics.flu-dyn
Assessment of turbulent boundary layers on a NACA4412 wing section at moderate Re
本文给出了用NACA 4412翼型表示的机翼剖面绕流的DNS结果，其中Rec = 400，000，迎角为5 °。高阶谱元代码Nek 5000用于计算。克劳泽压力梯度参数在吸力侧，Re_theta和Re_tau的范围从0到85，最大值分别为2，800和373。吸力面与ZPG TBL数据之间的比较显示出更显著的尾流、更陡的对数区域和缓冲区中的更低速度。APG还导致切向速度波动的内峰值逐渐增加，以及外峰的发展，这也是在雷诺应力张量的其他组件中观察到的。强APG的其他影响是增加整个边界层的生产和耗散剖面，以及增强的粘性扩散和壁附近的速度-压力梯度相关值。所有这些效应都与这样一个事实有关，即流动的大尺度运动由于APG而变得充满能量，这从展向预乘功率谱密度图中可以明显看出。
2018-12-10 physics.flu-dyn
Net drag reduction in turbulent pipe flow by airfoil-section grids concentrated near the wall
National Institute of Technology, Yonago College（米子工业高等专门学校）
本研究采用NACA0006翼型格栅作为整流器，通过数值模拟证实近壁集中的同心环格栅可在5×10^4至2×10^5雷诺数范围内实现最高9.0%的湍流管流净减阻。
2026-10-09 physics.flu-dyn
Investigation of flow field characteristics and performance of carbon-hydrogen/oxygen-rich air rotating detonation engine
本研究通过数值模拟揭示碳氢/富氧空气旋转爆震发动机中颗粒直径与氢气当量比影响流场结构及性能，提出采用两相单前沿爆震并选择0.5-1微米颗粒直径以实现稳定高效运行。
2023-08-29 physics.flu-dyn
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
Dispersion control in pressure-driven flow through bowed rectangular microchannels
在充分发展的压力驱动流中，由于横向速度变化，溶解溶质在流动方向上的扩散增强，这种现象现在通常称为泰勒-阿里斯分散。很好地理解，分散体的特性对通道的横截面几何形状敏感。在这里，我们展示了一个单一的矩形微通道，通过控制其上壁的变形的分散操纵的方法。使用快速原型化的多层微芯片，通道壁通过受控压力源变形，使我们能够表征分散体对通道壁的偏转和整体通道纵横比的依赖性。对于一个给定的通道纵横比，最佳的变形，以尽量减少色散，与以前的数值和理论预测一致。我们的实验测量也直接使用理想化的几何数值预测进行比较。
2021-02-19 physics.flu-dyn
Simplified models for unsteady three-dimensional flows in slowly varying microchannels
本文提出了一种变截面微通道内压力驱动三维非定常流动的降阶模型。这种快速而准确的模型适用于长通道，但允许通道横截面沿轴的较大变化。它是基于在通道的纵横比的控制方程的渐近展开。在垂直于流动方向的平面中的有限傅立叶变换用于求解首阶轴向速度。采用基于递推的解析-数值混合格式得到了相应的压力和横向速度。通道的几何形状是这样的，横向速度分量之一是可以忽略不计的，和其他组件，在平面上的通道高度的变化，是从相应的动量方程和连续性方程的组合，假设一个低次多项式的压力强迫Ancillary。该模型的一个关键特征是，它不限制压力强迫的时间依赖性，在形状和频率方面，只要惯性项的平流分量很小。这是一个重大偏离许多以前的论述，假设谐波强迫。该模型揭示了是准确的参数范围广，是两个数量级的速度比传统的三维CFD模拟。
2021-08-06 physics.flu-dyn
Noninvasive Measurement of the Pressure Distribution in a Deformable Micro-Channel
直接和非侵入性测量的压力分布在测试部分的微通道是一个具有挑战性的，如果不是一个不可能的任务。在这里，我们提出了一种分析方法，用于提取在流动下的变形微通道中的压力分布。我们的方法是基于作为施加的\emph{hydrostatic}压力的函数的通道偏转轮廓的测量;该初始测量生成用于可变形通道的“本构曲线”。然后，将流动下的挠曲轮廓与本构曲线相匹配，从而提供\emph{hydrodynamic}压力分布。该方法通过对平面微流体通道的测量与分析和数值模型进行了验证。这里的精度与壁变形的性质无关，即使在大挠度极限$ζ_{\rm{max}}/2h_{0}= {\cal{O}}(1)$中也不会降低，其中$ζ_{\rm{max}}$和$2h_0$分别是通道的最大挠度和未扰动高度。我们讨论了可能的应用程序的方法在表征微流，包括那些在生物系统中。
2013-09-24 physics.flu-dyn
Core-pressure alleviation for a wall-normal vortex by active flow control
我们考虑应用主动流动控制来改变单相壁面法向涡的径向压力分布。本流动是基于Burgers涡模型，但与沿其对称面规定的无滑移边界条件。壁面法向涡可作为泵等设备上游出现的涡的模型。本文通过数值模拟和动力模态分解的方法对基线涡的非定常性进行了表征。从基线流获得的见解是用来开发一种主动流动控制技术与旋转零净质量吹吸的修改核心压力分布的目标。控制策略的有效性证明了实现扩大涡核与增加的压力。流场的这种变化削弱了壁面法向涡核的局部强度，潜在地抑制了通常在液体中遇到的空核涡的形成。
2018-07-28 physics.flu-dyn
Pressure distribution and flow dynamics in a nasal airway using a scale resolving simulation
由于鼻腔几何形状的复杂性，通过鼻腔的气流表现出各种各样的流体动力学行为。尽管文献中的计算流体动力学（CFD）认为流动是稳定的层流，但流动自然是不稳定的，可能是湍流。随时间变化的模拟可用于生成详细的数据，并有可能揭示新的流动行为，尽管与稳态模拟相比，它们的计算量更大。此外，CFD结果的验证依赖于报告的鼻气道压降（如鼻阻力），尽管所用的几何形状不同。本研究调查了吸入的不稳定性，在流量为10，15，20，和30 L/min。一个规模解决CFD模拟使用混合RANS-LES模型，并与实验测量的压力分布和总的鼻腔压降进行了比较。实验结果表明，大的压降横跨鼻阀，以及横跨鼻咽，后者归因于一个狭窄的横截面积。在30 L/min的流速下，CFD模拟显示鼻腔的前半部分显示出以流速波动形式的主导层流但扰动的流动行为。鼻腔的后半部分显示湍流活动，其特征是不规则的波动速度，这是由冠状面中较宽的横截面区域增强。在15 L/min时，流场为层流占主导地位，扰动很小，证实在该流速下稳态层流流动是可行的。
2021-07-29 physics.flu-dyn physics.med-ph
Two hydrodynamic effects allow strongly nonlinear cochlear response with level-independent admittance
本文讨论了2-D/3-D耳蜗流体动力学在产生基底膜（BM）和压力响应的大的非线性动态范围中的作用，在耳蜗增益和调谐之间的解耦中的作用，以及在峰值区域中的高增益BM响应的动态稳定中的作用。如果考虑到两种流体动力学效应：与聚焦现象相关的压差放大和BM-流体界面处的粘性阻尼，则BM速度和流体压力增益对刺激水平的较大且密切相关的依赖性（Dong和Olson，2013）与外毛细胞（OHC）机制的生理学导向图式一致。分析的2-D WKB方法的预测进行比较的解决方案的3-D有限元模型，显示这些流体动力学现象产生稳定的高增益响应的峰值区域和平滑过渡的模型与不同的有效性的主动机制，模仿耳蜗的非线性响应在很宽的刺激水平范围。这项研究解释了如何有效的反阻尼非线性OHC力可能会产生大BM和压力的动态范围，以及几乎与水平无关的导纳。
2021-06-01 physics.app-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Geometrically reduced modelling of pulsatile flow in perivascular networks
脑脊髓液在血管周围空间的流动是脑运输和清除的关键机制。本文提出了一种适用于广义环形圆柱网络中粘性流体脉动流简化模型的数学和数值形式。我们应用这一框架来研究脑脊髓液流在血管周围空间引起的压力差，心脏脉搏波引起的血管壁运动和血管运动。简化模型提供了截面平均压力和截面通量的近似值，两者都定义在网络几何形状的拓扑一维中心线上。比较完整和简化模型的预测，我们发现，简化模型捕捉脉动流的特性，并提供准确的压力和流量预测的范围内的理想化和基于图像的情况下，在一小部分的相应的完整模型的计算成本的调查。因此，提出的框架提供了一个强大的和有效的计算方法，大规模的计算机研究脉动血管周围流体流动和运输。
2021-11-24 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Elasto-plastic flow of a foam around an obstacle
本文模拟了理想二维单分散泡沫体在管道中绕不同对称和非对称障碍物的准静态流动。我们记录压力和网络的阻力和升力的贡献，并研究它们作为障碍物几何形状的函数。结果表明，阻力随障碍物截面的增大而线性增大。非对称翼型形状上的升力是负的，并且随着其弧长而增加，主要是由于压力的贡献。
2012-02-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Polyatomic gases with dynamic pressure: Maximum entropy principle and shock structure
本文在动力学理论的框架内讨论了多原子气体的分析问题。使用对应于分子内能的单个连续变量来模拟内部自由度。利用最大熵原理构造了与宏观场变量相容的非平衡速度分布函数。构造了满足微观可逆性要求的合适碰撞截面。源项和熵产生率的形式，它概括了在扩展热力学的框架内得到的结果确定。由于参数的存在，它们可以适应适当的物理情况。并与BGK近似的结果进行了比较。对于所提出的模型的冲击结构问题进行了深入的分析。
2016-11-12 math-ph math.MP physics.flu-dyn
