A variational flexible multibody formulation for partitioned fluid-structure interaction: Application to bat-inspired drones and unmanned air-vehicles
本文提出了一种三维（3D）分区气动弹性列式，用于研究与不可压缩湍流相互作用的柔性多体系统。不可压Navier-Stokes方程采用稳定的Petrov-Galerkin方法离散，而多体结构系统则是由多个部件（如刚体、梁和柔性薄壳）以及它们之间的各种接头和连接组成的通用相互作用。在小应变问题中，将物体的位移分解为一个刚体转动和一个小应变分量。这种假设简化了结构方程，并允许在系统中包含多个实体（刚性和柔性）。在关节处的位移和旋转约束施加的拉格朗日乘子法。通过径向基函数方法传递力和结构位移来满足流体-结构界面处的平衡条件，该方法是全局保守的。针对低固液质量比区域的耦合稳定性问题，在分区交错预估-校正格式中引入了非线性迭代力校正格式。径向基函数映射的收敛性和通用性进行了分析，通过进行系统误差分析的非匹配的流体-结构界面的流体牵引力的转移，其中三阶收敛观察。然后，通过考虑流过后缘有锯齿的柔性俯仰板构型的流动，验证了所提出的气动弹性框架。最后，我们展示了一个灵活的蝙蝠扑翼建模的骨手指作为梁和柔性膜作为薄壳的多体系统中的关节以及流动。
2020-05-05 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Multi-Fidelity Data Assimilation For Physics Inspired Machine Learning In Uncertainty Quantification Of Fluid Turbulence Simulations
针对EPM无法确定湍流预测中扰动幅度与位置的问题，本文提出物理启发的CNN框架学习模型预测与真实结果间的修正，以调节扰动并改进误差估计。
2023-07-23 physics.flu-dyn
Elastocapillary sequential fluid capture in hummingbird-inspired grooved sheets
受蜂鸟进食机制启发，提出一种利用弹性毛细变形实现两步顺序流体捕获的分层带槽薄片装置，可同时完成快速液体传输、等分与高约束，为微流控即时检验装置设计开辟新途径。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscous pumping inspired by flexible propulsion
流体悬浮微生物已经进化出不同的游泳和进食策略，以应对粘性效应占主导地位的环境。例如，纤毛虫生物依靠柔性附件的集体运动来移动和进食。通过执行非往复运动，柔性细丝可以在没有惯性的情况下产生净推进力或泵送流体。受这种基本概念的启发，我们提出了一种策略，以产生宏观泵送和混合的蠕动流。我们测量实验的净运动的牛顿粘性流体引起的往复运动的挡板。当挡板是刚性的时，不引起净运动。相反，当挡板由柔性材料制成时，测量净流体泵送。我们量化这种泵送策略的有效性，并表明，最佳的泵送实现时，挡板的长度是在相同的顺序作为弹性流体动力学渗透长度。最后讨论了柔性叶轮在低雷诺数混合操作中的可能应用。
2014-04-09 physics.flu-dyn
Nested homogenization of xylem-inspired porous fluidic networks
Università degli Studi di Cagliari（卡利亚里大学）；Università degli Studi di Genova（热那亚大学）
提出一种分层均质化框架，通过有效应力跳跃界面定律和导管尺度闭合模型，将孔隙尺度几何信息传递到网络尺度，实现仿木质部多孔流体网络的高效模拟。
2026-08-21 physics.flu-dyn
Technical report on a quantum-inspired solver for simulating compressible flows
本文提出一种基于张量网络的量子启发求解器，用于二维欧拉方程，在时间和内存上随网格规模多对数级扩展，为解决计算流体动力学中的维度灾难提供了新途径。
2025-06-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn quant-ph
Biologically inspired force enhancement for maritime propulsion and maneuvering
向高性能应用的转变大大增加了对产生用于高速机动的大瞬时流体力和用于持续推进的改进的功率效率的需求。动物通过改变它们的身体形状来产生不稳定的流体力，从而实现操纵和效率的非凡壮举。受此启发，我们研究了一系列浸入式物体，这些物体会急剧改变其形状以产生流体力。这些包括相对简单的形状改变，例如快速改变翼片的迎角以诱导紧急停止，以及使用串联扑翼片来产生三倍于单个扑翼片的平均推进力。它们还包括更多非常规的形状变化，例如高速收缩翼片以提供滚转和俯冲机动的动力，以及使用软机器人技术快速缩小椭圆体的正面面积以提供68%的快速启动机动动力，甚至完全消除阻力，具有91%的准推进效率。这些系统已与分析，实验测量和浸没边界数值模拟进行了研究。
2016-09-21 physics.flu-dyn
Nature-inspired microfluidic propulsion using magnetic actuation
在这项工作中，我们模仿自然纤毛的有效推进机制，通过磁致动薄膜在一个循环，但非往复的方式。通过同时求解弹性动力学方程、静磁场方程和流体力学方程，我们证明了流体推进量与纤毛扫过的面积成正比。通过利用薄膜磁化和外加磁场之间复杂的相互作用，我们能够产生明显的不对称性和相关的流动。我们描绘了系统的功能响应的三个无量纲参数，捕捉弹性，惯性，粘性和磁力的相对贡献。
2009-02-16 physics.flu-dyn
On the completeness of a family of functions in mathematical fluid dynamics
这封信已经撤回了。
2011-12-29 physics.flu-dyn
Thermodynamics-inspired Macroscopic States of Bounded Swarms
University of Massachusetts Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）；Washington State University（华盛顿州立大学）
本研究借鉴热力学与流体相似性，提出类比压力、温度和密度的三个宏观属性，描述仅由吸引和排斥作用控制的蜂群行为，并验证其满足理想气体定律及维里方程，以量化蜂群集体行为。
2023-08-29 cs.RO nlin.AO physics.flu-dyn
Complete Hamiltonian formalism for inertial waves in rotating fluids
本文提出了旋转不可压缩流体中惯性波的完全哈密顿形式。共振三波相互作用过程-衰减不稳定性和汇合的两个波-被证明是发挥关键作用的弱非线性动力学和统计的惯性波在快速旋转的情况下。研究和讨论了哈密顿方法在惯性波理论中的应用前景。
2017-05-04 physics.flu-dyn
Asymmetric Fluid Flow in Helical Pipes Inspired by Shark Intestines
该研究通过三维打印刚性与可变形的鲨鱼肠道仿生螺旋模型，揭示结构参数及流固耦合对单向流动非对称性的增强作用，性能可媲美 Tesla 阀。
2024-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Fluid-structure interaction of a bio-inspired passively deployable flap for lift enhancement
鸟在过失速迎角下有着非凡的复杂机动能力。被动部署的自致动隐蔽羽毛响应于非定常流分离，同时执行这样的机动提供了一个被动的流动控制模式，这些气动能力。大多数研究涉及隐蔽羽毛启发被动流动控制的羽毛作为一个刚性连接或自由移动的翅膀襟翼。通过扭转弹簧安装的襟翼使构型更能象征与覆羽动力学相关的有限刚度。与这种更一般的情况相关的性能优势和流动物理学仍然在很大程度上未被探索。在这项工作中，我们将隐蔽羽毛建模为固定机翼吸力面上的被动可展开、扭转铰接襟翼。本文采用基于投影的浸没边界法对低雷诺数$Re=1{,}000$和迎角攻角$20^\circ$下的翼型襟翼系统进行了数值模拟。通过改变弹簧的刚度、襟翼的质量和铰链的位置进行的参数研究产生了相对于基线无襟翼情况高达27%的升力改善，并揭示了两种主要的流动行为状态。详细的分析表明，刚度相关的平均襟翼偏转和惯性相关的振幅和相位的襟翼振荡改变了占主导地位的流动特性，在这两个制度。对性能益处特别感兴趣的是襟翼参数，它增强了有利于升力的前缘涡，同时减弱了后缘涡和反向流上游传播的相关有害影响。这些参数也产生了一个有利的时间同步襟翼振荡与涡脱落过程中的两个制度。
2022-02-28 physics.flu-dyn
Integration of Complete System of Dynamic Equations for Ideal Fluid
理想流体的欧拉动力学方程组是封闭的，但不完整。在附加描述流体质点在给定速度场中运动的Lin约束后，得到了完整的动力学方程组。理想流体的完整的动力学方程组可以被积分。由于这种整合，出现了水动力势（DTHP）方面的描述。积分系统包含三个自变量的不定函数，可以通过初始条件和边界条件表示。可以使集成系统的剩余初始和边界条件通用（即，对于所有流体流相同），并且所得到的方程系统包含关于流体流的全部信息，包括流体流的初始和边界条件。一些流体动力势似乎被冻结到流体中，并且关于速度循环的开尔文定理可以用无轮廓的形式来表述。用波函数描述地震波是一种DTHP。微旋流的计算可以在DTHP或DTWF的基础上进行。这样描述旋转流似乎是有效的。
1999-05-21 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Effects of Design and Hydrodynamic Parameters on Optimized Swimming for Simulated, Fish-inspired Robots
Department of Mechanical Engineering, Penn State University（宾夕法尼亚州立大学机械工程系）
在这项工作中，我们开发了一个数学模型和仿真平台的鱼启发的机器人模板，即磁性，模块化，波动机器人（$μ$机器人）。通过该平台，我们通过强化学习系统地探索了设计和流体参数对游泳性能的影响。数学模型由两个相互作用的子系统组成，机器人动力学和流体动力学，流体动力学模型由反应性分量（附加质量和压力）和阻力分量（阻力和摩擦力）组成，然后将其无量纲化，用于推导机器人-流体相互作用的关键“控制参数”。$μ$ Bot通过谐波电压信号控制的磁致动器来致动，谐波电压信号通过基于EM的策略超参数探索（EPHE）来优化以最大化游泳速度。通过改变控制参数，共36例不同的机器人模板变化（驱动数（NoA）和刚度）和流体动力学参数进行了仿真和优化，通过EPHE。结果表明，优化步态的波长（即，沿着身体的行波）与模板变化和流体动力学参数无关。更高的NoA产生更高的速度，但单位体长的速度较低，然而，随着增益的减少，单位体长的速度较低。身体和尾鳍步态动力学流体附加质量，弹簧和驱动扭矩之间的相互作用占主导地位，流体阻力阻力的贡献可以忽略不计。相反，推力的产生主要是由尾鳍上的压力作用，稳定的游泳阻力和压力之间的平衡，从附加质量和身体阻力的贡献很小。因此，附加质量力仅通过尾鳍动力学间接影响推力产生和游泳速度。
2021-11-10 cs.RO physics.flu-dyn
Quantum-Inspired Tensor-Network Fractional-Step Method for Incompressible Flow in Curvilinear Coordinates
University of Hamburg（汉堡大学）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；Hamburg University of Technology（汉堡工业大学）；The Hamburg Centre for Ultrafast Imaging（汉堡超快成像中心）；University of Oxford（牛津大学）
本文提出基于张量网络的算法框架，用于计算浸没物体周围的流体流动，通过压缩张量表示实现高效模拟，验证了该方法在稳态和非稳态流体流动中的有效性，并展示了在内存和运行时间上的优势。
2025-07-07 physics.flu-dyn quant-ph
Modal Decompositions of the Kinematics of Crevalle Jack and the Fluid-Caudal Fin Interaction
由于自然水生物种的柔性身体与周围的水之间的强烈相互作用，了解生物启发游泳的管理机制一直具有挑战性。在本文中，我们采用先进的模态分解技术，适当的正交分解和动态模式分解，提取能量最强的时空正交分量的复杂运动学的Crevalle杰克（Caranx河马）鱼。然后，我们提出了一个计算框架处理流体-结构相互作用相关的问题，以调查他们对高度非线性系统的整体动力学的贡献。我们发现，这种鱼的起伏运动可以描述只有两个驻波一样的空间正交模式。构建的数据集，从我们的数值模拟流膜尾鳍的杰克鱼，我们的模态分析表明，只有前几个模式接收能量从流体和结构，但流体的贡献在较高的模式是最小的。对于这里考虑的粘性和过渡流条件，空间和时间正交模式显示出惊人的相似的相干流结构。我们的研究有望帮助开发数据驱动的降维数学模型，以研究生物启发的游泳机器人的动力学，并开发新的有效的控制策略，使其性能更接近真实的鱼类。
2020-05-18 physics.flu-dyn
On a model-based analysis of vortex formations and decay in flows through bio-inspired T-shaped cavities
在倒置的T形空腔中的流体输送，其中流体通过顶部进入并从两个底部出口离开，经历了一种有趣的现象，该现象导致密度低于流体介质的密度的颗粒被捕获在水平地层中的接合处。然而，这只发生在小范围的雷诺数，也在层流状态。这一意外现象被证实是由于流动中涡流管的形成而引起的。有趣的是，这种T形（或者更一般地，Y形）腔也在解剖路径中相当广泛地看到，例如，在动物上呼吸道。可以假设，这种捕获现象也可以出现在这样的几何形状中。我们目前的模型模拟的发生与水作为周围的流体介质通过一个理想化的T形空间，并测量在每个臂的交界处的旋涡的长度。在我们的研究中，我们使用层流状态下的雷诺数400进行了调查，并使用流向流在涡流耗散时达到的节点最大速度的概念估计了涡流管长度。涡度和螺旋度等值线的变化，因为一个去进一步远离交界处也有报道。
2022-11-13 math.DS physics.flu-dyn
Fluid flow control with transformation media
我们介绍了一个新的概念，操纵流体流动周围的三维机构。受变换光学的启发，该概念基于坐标变换的数学思想，并利用可渗透流体流动的各向异性多孔介质进行物理实现。在两种情况下-放置在一个自由流动的流体或在一个充满流体的多孔介质中的一个不可渗透的对象-我们表明，该对象可以被涂上一个不均匀的，各向异性的渗透介质，如保存流动，将存在于没有该对象。建议的流体流动斗篷消除下游尾流和补偿粘性阻力，暗示我们在新的推进技术的可能性。
2011-09-05 physics.flu-dyn physics.optics
A Quantum Inspired Approach to Exploit Turbulence Structures
理解湍流是我们理解许多自然和技术流动过程的关键。这种现象的核心在于其复杂的多尺度性质，描述了空间和时间中不同大小的漩涡之间的耦合。在这里，我们介绍了一种新的范式，通过量化不同的长度尺度之间的相关性，从量子多体物理学的启发方法来分析湍流的结构。我们提出了两个范例流的尺度间相关性的结果，并使用这些见解与张量网络理论一起设计一个结构解析算法来模拟湍流。与直接数值模拟相比，该算法可以在一个数量级以上的计算空间内精确求解不可压纳维-斯托克斯方程。我们的量子启发的方法提供了一个途径进行计算流体动力学量子计算机。
2022-07-04 physics.flu-dyn quant-ph
Aeroelastic characterisation of a bio-inspired flapping membrane wing
像蝙蝠这样的自然飞行者可以很容易地利用它们柔性薄膜翅膀和空气之间复杂的流体结构相互作用。然而，复制和缩放的结构和流体动力学参数的非定常膜翼的工程应用之间的平衡仍然具有挑战性。在这项研究中，我们介绍了一种新的生物启发膜翼的设计和系统地研究扑动膜翼的流固耦合。薄膜翼可以被动地弯曲，并且其前缘和后缘相对于行程平面旋转。我们发现膜的性能和扑动运动学的最佳组合，表现出刚性的同行，无论是在增加冲程平均升力和效率，但改善是不是持久的整个输入参数空间。升力和效率最佳值出现在不同的攻角和有效膜刚度下，我们用气动弹性数来表示。在最佳气动弹性数下，膜具有介于15%和20%之间的适度弯度，并且其前缘和后缘有利地与流动对齐。在较低的气动弹性数下，由于前缘的负攻角和后缘的过度旋转，较高的弯度导致气动性能降低。膜翼相对于刚性翼的大部分性能增益是在机翼减速时的行程的后半部分实现的。冲程最大外倾角在冲程中期左右达到，但在冲程的其余大部分时间内保持不变，这导致升力增加和功率减少。研究结果表明，变刚度和迎角变化相结合可以显著提高薄膜翼的气动性能，具有提高微型飞行器控制能力的潜力。
2022-06-16 physics.flu-dyn
Ultra-fast escape maneuver of an octopus-inspired robot
我们设计并测试了一个章鱼启发的灵活的船体机器人，展示了出色的快速启动性能。机器人用水过度充气，然后迅速放气以排出流体，从而为逃生动作提供动力。使用这个机器人，我们验证了第一次在实验室测试中，快速的尺寸变化可以大大减少分离的钝体旅行几个身体的长度，并恢复流体能量，可以用来提高推进性能。该机器人被发现每秒的速度超过10个身体长度，超过了类似推进的最佳流线型刚性火箭。机器人上的峰值净推力是执行相同机动的最佳刚体上的2.6倍以上，实验证明了大的能量回收和使加速度大于14个身体长度每秒平方。最后，超过53%的可用能量转化为有效载荷动能，这一性能超过了快速启动鱼类的估计能量转化效率。基于最终速度和机器人长度的雷诺数为$Re \approx 700,000$。我们利用实验数据建立了基本的放气缩放参数$σ^*$，该参数表征了通过形状变化进行流动控制的机制。基于此缩放参数，我们发现，快速启动性能提高与规模的增加。
2014-10-24 physics.flu-dyn
Magic of the Well: assessing quantum resources of fluid dynamics data
研究通过分析流体动力学数据的量子资源需求，揭示了剪切宽度对计算复杂性的影响及网格分辨率与符号结构的作用。
2025-12-02 physics.flu-dyn quant-ph
Pumping by flapping in a viscoelastic fluid
在一个没有惯性的世界里，珀塞尔的扇形定理指出，在牛顿流体中，时间可逆的运动不能产生任何净力或净流。在这里，我们考虑在何种程度上可以利用粘弹性流体的非线性流变行为，以打破流体泵送的背景下的扇贝定理的约束。通过建立在以前的工作集中在力的产生，我们考虑一个简单的，生物启发的几何例子中的一个挡板在聚合物（Oldrophil-B）流体，并计算渐近的时间平均净流体流量产生的往复扑动运动。净流量发生在四阶的扑动幅度，并建议在简单的几何形状，即使在没有惯性的情况下，使用往复运动运输聚合物流体的可能性。对诱导流场和泵送性能进行了表征和优化分析。本文的研究结果对处理复杂流体的微型泵的设计具有一定的指导意义。
2010-02-25 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Complete classification of stationary flows with constant total pressure of ideal incompressible infinitely conducting fluid
给出了理想无限导电流体定常总压不可压缩流动的穷举分类。通过引入基于流线和磁力线的曲线坐标系，将磁流体动力学（MHD）方程组化为一个非线性矢量波动方程，该方程由不可压缩性条件以广义Cauchy积分的形式展开。对于恒定总压的流动，波动方程被明确地积分，而不可压缩性条件被简化为函数的标量方程，取决于不同的变量集。调查的中心困难是分离变量的标量方程，并整合所产生的超定系统的非线性偏微分方程。所有可能类型的解决方案的典型代表与等价变换，扩展到整个数量的解决方案的典型集表示。
2011-11-30 physics.flu-dyn
Super-Resolution Analysis via Machine Learning: A Survey for Fluid Flows
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Keio University（庆应义塾大学）
本文综述了基于机器学习的涡旋流动超分辨率重建方法，通过二维衰减各向同性湍流案例证明受物理启发的模型能从空间受限测量中成功重建流场，并讨论了该技术在流体应用中的挑战与前景。
2023-06-07 cs.LG physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the invariant formulation of fluid mechanics
可以观察到，流体力学的微分算子可以用有限维仿射空间上的全导数来定义。它遵循的事实是，所有规范的有限维向量空间是等价的，并从定义的完全衍生物的赋范仿射空间（见：L.施瓦茨，分析数学，赫尔曼，1967年）。特别地，它表明了标准公式的“实质导数”是沿“非相对论四速”的方向导数。
2004-11-17 physics.flu-dyn physics.gen-ph
Interfusion, labeling and stream lines in flow of inviscid barotropic fluid
本文指出，正压无粘流体的欧拉方程组并不是正压无粘流体动力学方程组的完整方程组。它只是四个动力学方程的一个封闭子系统。完整的动力学方程系统由七个动力学方程组成，涉及七个因变量：密度、速度和标记（拉格朗日坐标，被视为因变量）。欧拉子系统的柯西问题的解是唯一的。包含七个方程的完整流体动力系统的柯西问题的解仅对无旋流是唯一的。对于旋涡流动，柯西问题的解不是唯一的。非唯一性的原因是一种相互融合，这在流体力学的框架中不能适当地考虑。有一些论点支持融合和动荡之间的联系。
2009-08-05 physics.flu-dyn physics.gen-ph
Complete numerical description of the laser-induced thermal profile in a liquid, to explain complex self-induced diffraction patterns
在过去，激光在具有热传递的流体中的传播已经使用简单的传导和对流条件来建模，从而产生不准确的预测。在这里，我们提出了一个详细的数值研究描述的流体的热分布和它与激光的相互作用。此外，我们评估的衍射场在远场产生的泵浦光束在流体中的冲击和获得的干涉图案垂直于传播方向来测试我们的模型。实验结果和数值模拟之间的直接比较允许从激光到液体的能量传递和随后的激光传播的效果的完整的理解。利用我们的模型，观察并解释了从小相位衍射到像差控制衍射再到衍射振荡的空间自相位调制和传播控制。
2022-08-12 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.optics
A Computational Study of the Dynamics of the Critical Points in a Simple Fluid Flow
我们进行了一个计算实验的启发，由一个物理实验Ouellette和Gollub（PRL 99，194502（2007）），其中的流体流中的速度场的拓扑过渡是由一个网格的磁铁。在一个明确定义的雷诺数Re下，驻点的运动变得如此强烈，以至于它们可能合并和湮灭。用搅拌器网格代替磁铁，我们得到了相同的过渡的基本特征，但分辨率使我们能够识别该过程的两个不同阶段：一个范围的Re，其中停滞点的湮灭率低，但非零，其次是一个狭窄的间隔，其中速率跳到一个高水平。
2010-03-24 physics.flu-dyn
Network-based analysis of fluid flows: Progress and outlook
流体元素和相干结构之间的相互作用网络产生了令人难以置信的丰富的旋涡流动动力学。这些相互作用可以使用来自新兴的网络科学领域的数学工具来描述，该领域利用了图论、动力系统理论、数据科学和控制理论。网络科学和流体力学的融合有助于从涡元、模态结构和粒子轨迹等方面提取关键的相互作用和群落。相空间技术和时间延迟嵌入使基于网络的分析，利用可用的时间序列测量的可见性，复发和集群过渡。配备了相互作用和社区的知识，网络理论方法使分析，建模和控制流体流动，特别强调交互式动力学。本文简要介绍了网络科学，并综述了基于网络的流体流动复杂动力学研究的进展。个案研究调查，以突出效用的网络为基础的技术，以解决一系列问题，从流体力学。在论文的最后，我们对网络启发的方法进行了展望。
2021-11-15 physics.flu-dyn
Complete absorption of topologically protected waves
手征边缘态可以传输能量沿着不完美的界面在拓扑鲁棒性和单向的方式时，由体边界对应的保护。然而，在连续统系统中，界面处的状态数可以取决于边界条件。在这里，我们设计的接口，主机到一个区域的模式数量的净流量，捕获传入的能量。作为实现，我们提出了一个由反向旋转粒子组成的两种拓扑流体的模型系统，它们被从流体-流体界面过渡到无滑动壁的边界分开。在这些流体中，手征边缘状态消失，这意味着非厄米性，并导致拓扑结构和能量耗散之间的新的相互作用。求解流体运动方程，我们找到了消失模式的显式表达式。然后我们得出结论，能量耗散的模式捕获加快。我们的工作不是制造高效的波导，而是展示了如何将拓扑结构用于声学吸收、屏蔽和隔音的应用。
2021-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Topology Optimization of Two Fluid Heat Exchangers
提出了一种基于密度的双流体换热器拓扑优化方法。优化过程的目标是在每个流体流的最大压降约束下，最大化从一种流体到另一种流体的热传递。使用单个设计变量来描述物理场。固体界面和流体域是使用基于腐蚀膨胀的识别技术生成的，该技术保证了良好分离的流体以及它们之间的最小壁厚。在层流稳定流动的假设下，两种流体分别建模，但在整个计算域中使用Brinkman惩罚技术，以确保各自流体子域之外的速度可以忽略不计。热传递使用对流扩散方程建模，其中对流由两种流体流动驱动。一个稳定的有限元离散用于解决控制方程。两个不同的问题的结果：一个二维的例子说明和验证的方法;和一个三维的例子，启发管壳式换热器。与基线设计相比，两种情况下的优化设计均显示出改善的传热。对于管壳式的情况下，全自由度拓扑优化的方法被证明在相同的压降下，产生高达113%的性能改善。
2020-07-06 cs.CE physics.flu-dyn
Time-Dependent 2-D Vector Field Topology: An Approach Inspired by Lagrangian Coherent Structures
本文提出了一种方法，以时间依赖的变体的概念，向量场拓扑的2-D向量场。向量场拓扑是为稳定向量场定义的，目的是将向量场的域区分为性质不同的区域。所提出的方法代表了一个推广的鞍型临界点和他们的分离线的基础上的广义条纹线的非定常矢量场，与经典的矢量场拓扑作为其特殊情况下的稳定矢量场。这个概念是密切相关的拉格朗日相干结构得到的脊在有限时间的李雅普诺夫指数场。所提出的方法进行评估2-D的时间相关的合成和矢量场计算流体动力学。
2011-05-28 cs.GR math.AP math.DS
Spectrally Informed Learning of Fluid Flows
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
提出一种频谱信息学习方法，通过施加正则化利用已知频谱特性提取流体流动的低秩模型，提高预测能力并更好地匹配底层频谱特性。
2024-08-26 cs.LG physics.flu-dyn
