Study of Instability of Liquid Jets Under Gravity
水射流在重力作用下的破碎是一种常见的现象。Rayleigh认识到表面张力在水射流不稳定性中的作用，提出了Plateau-Rayleigh理论。由波长大于一定值的扰动波产生的沿着射流长度向下的颈部和凸起随着时间的推移而不断增长，并最终导致射流分裂成液滴。扰动波的影响已被实验研究，并证实了理论的要点。然而，关于这些扰动波的起源并没有明确的解释。最近，反冲毛细波作为一个重要的扰动波源的想法已被强调。剩余连续射流在其分裂点处的终点的反冲被认为是作为反冲毛细管波向上行进，该反冲毛细管波在射流起源的喷嘴的嘴部处被反射。反射的毛细波沿着射流向下传播，其多普勒频移波长作为扰动波。我们建立了一个实验来直接验证反冲毛细波的存在和影响，并提出了我们的实验的一些初步结果。
2016-08-17 cond-mat.other physics.flu-dyn
Bubble oscillations and motion under vibration
振动下的气泡可以以不寻常的方式表现，例如，克服浮力向下移动。虽然由于Bjerknes力引起的气泡向下运动在接近气泡共振频率的声学频率下是公知的，但是这些实验表明，这些效应也可以在相对低的频率下观察到。实验是在一个薄的，准二维的矩形丙烯酸盒部分填充有20 cSt的PDMS硅油与覆盖的环境空气。该装置经受正弦轴向振动，该正弦轴向振动产生气-液自由表面的破裂，产生进入空气中的液体射流，从这些射流中夹断的液滴，由于这些液滴的冲击而在液体中形成气穴，以及界面下方的气泡输送。所附视频的振动条件为280 Hz频率、15 g加速度和94微米峰间位移。视频中显示的行为包括以下内容。1.自由表面破裂成射流和液滴，并在自由表面下形成气泡。2.由此产生的气泡在单元中向下移动。3.气泡被吸引到细胞深处的第一个气泡，并最终在细胞底部合并形成一个大气泡。4.气泡团在单元底部合并形成更大的气泡，该气泡稳定在自由表面以下的悬浮位置，并起到抑制表面破裂的作用。5.悬浮气泡的界面及其破碎过程与自由表面破碎成射流和液滴的过程相似，但气泡中的射流是向下的。桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）是一个多项目实验室，由洛克希德·马丁公司的全资子公司桑迪亚公司管理和运营，根据合同DE-AC 04 - 94 AL 85000为美国能源部国家核安全管理局服务。
2011-10-12 physics.flu-dyn
The natural breakup length of a steady capillary jet
尽管其基本的和应用的重要性，一个通用的模型来预测稳定的毛细管射流的自然破碎长度还没有提出。在这项工作中，我们推导出一个标度律与两个通用常数计算的长度作为液体性质和操作条件的函数。这些常数是通过将标度律拟合到大量的实验和数值测量结果（包括以前发表的数据）来确定的。实验和数值射流长度符合建议的标度律。这一法律解释的增长的扰动所激发的射流破碎本身。
2019-12-01 physics.flu-dyn
Primary breakup of liquid jet Effect of jet velocity profile
本文通过直接数值模拟研究不同速度剖面对液体射流一次破碎的影响，发现均匀剖面假设不准确，抛物线剖面更接近实际，影响液滴尺寸和雾化程度。
2023-10-12 physics.flu-dyn
Jet breakup dynamics of viscoelastic carboxymethyl cellulose solutions
本研究实验探究了CMC溶液粘弹性射流的破裂动力学，发现增加CMC浓度会增强粘弹性效应，抑制毛细驱动失稳并改变夹断行为，而惯性、毛细与弹性力的相互作用及针头直径和流速共同决定了射流的破裂特性。
2025-05-31 physics.flu-dyn
Dynamics of jet breakup and the resultant drop size distribution: effect of nozzle size and impingement velocity
本研究通过系统实验探究射流速度与喷嘴直径对射流破碎动力学及液滴尺寸分布的影响，划分出三种破碎模式并构建模式图，明确了各参数对破碎长度和液滴分布的作用规律。
2024-09-11 physics.flu-dyn
Impinging Jets and Droplet Dynamics
在这段流体动力学视频中，展示了高保真度数值模拟的结果，这些结果已经被用来研究由两个撞击射流形成的液膜的流动和液滴动力学。采用基于八叉树网格的自适应网格加密（AMR）的三维VOF方法[1]模拟了与冲击射流、二次破碎和液滴二元碰撞相关的各种流型。除了AMR之外，还开发和实施了基于厚度的细化算法，以有效地解决各种尺度的表面张力驱动的界面流。
2011-10-14 physics.flu-dyn
Direct numerical simulations of transient turbulent jets: vortex-interface interactions
界面分裂成级联的液滴及其随后的聚结是对大量工业设置（例如混合、分离和燃烧）具有中心重要性的通用问题。采用混合界面跟踪/水平集方法，在三维笛卡尔坐标域中考虑表面张力，研究了液体射流通过圆柱形喷嘴进入滞止粘性相的破碎过程.数值解的范围内的雷诺数（Re）和韦伯数（We）。我们发现，方位角和流向涡分量之间的相互作用导致不同的界面特征和流态在Re-We空间。结果表明，流向涡量对射流表面三维不稳定性的发展起着关键作用。在高Re和我们的惯性控制制度，我们暴露的细节的时空发展的旋涡结构影响的界面动力学。在射流的前缘处形成蘑菇状结构，从而在其内部产生液体片，该液体片经历破裂以形成液滴。这些液滴由于它们与占主导地位的旋涡结构的相互作用而在蘑菇状结构内旋转。此外，Kelvin-Helmholtz涡的注入点附近形成的变形在流向方向上形成发夹涡，这反过来，触发射流核心的界面波瓣的形成。叶片的变薄引起孔的产生，所述孔膨胀以形成液体线，所述液体线经历毛细管破裂以形成液滴。
2021-05-26 physics.flu-dyn
Transition to elasto-capillary thinning dynamics in viscoelastic jets
该研究使用Basilisk代码首次完整模拟了粘弹性射流的射流与破裂过程，通过FENE-P本构方程和对数构象变换，系统探究了喷嘴内部流动、初始轴向动量及聚合物链可伸展性对射流细化动力学和破裂特性的影响。
2023-12-11 physics.flu-dyn
Vertically-Vibrated Gas-Liquid Interfaces: Surface Deformation and Breakup
在1831年的开创性工作中，法拉第证明了垂直振动的气-液界面在一定的频率或振幅下会出现从平坦状态到波浪形构型的倍周期分叉。使用薄层水进行的典型实验产生“法拉第波纹”，中等振幅的非线性驻波。Hashimoto和Sudo（1980）和Jameson（1966）后来的实验以及本研究中所做的实验表明，在一定范围的振动条件下，气液自由表面可以产生更剧烈的扰动。使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）硅油的深层在一定范围的粘度和正弦的主要是轴向振动条件下（其可以在气-液自由表面处产生剧烈扰动）实验地检查这种破裂机制。大振幅振动产生液体射流进入气体，液滴从射流中夹断，液滴撞击液体中的气穴，以及界面下方的气泡传输，所有这些都可以在视频中看到。使用覆盖粘度范围（1-50 cSt，即，1-50乘以标称水）和相对低的表面张力（例如，0.25在振动条件范围内（100-150 Hz，小于300微米位移，产生范围从4到7倍重力加速度的加速度），含有硅油的圆筒内径为25.4mm，长约100 mm。它通常填充有PDMS液体的一半，上面是环境空气。高速视频以每秒600至1000帧的速度记录。应用包括液体燃料火箭、惯性传感装置、移动车辆、混合过程和声激励。
2010-10-14 physics.flu-dyn
Liquid Jet in Crossflow: Review of Breakup modes and Injector Geometry Effects
Indian Institute of Technology (Banaras Hindu University)（印度技术学院（贝拿勒斯印度教大学））
综述横流中液体射流的破碎模式与喷射器几何效应，重点分析空气动力破碎机制、射流穿透轨迹及速度分布重排触发的不稳定性。
2026-06-25 physics.flu-dyn
Experimental investigation of water jets under gravity
Plateau-Rayleigh理论基本上解释了液体射流的破裂是由于沿射流长度的扰动增加。过去进行的几次实验支持了这一基本观点。最近，有人提出了一种反馈机制，以反冲毛细波的形式来增强扰动的效果。我们实验验证了这种反冲毛细波的存在。使用我们的实验装置，我们进一步表明，射流表面的波浪性质出现后，从喷嘴的射流出现后，无论反冲毛细管波反馈几乎是正确的。此外，我们的实验结果表明存在一个尖锐的边界，沿连续射流的长度，超过该引力效应占主导地位的表面张力。
2018-10-19 physics.flu-dyn
Extending the range of sizes of monodisperse core-shell hydrogel capsules from composite jet breakup by combined electrical and mechanical actuation
本研究通过结合电力和机械驱动的微流控策略，扩展了单分散核壳水凝胶胶囊的尺寸范围，实现了高单分散性，为定量生物测定奠定基础。
2025-03-27 physics.flu-dyn
One-dimensional reduction of viscous jets. II. Applications
在一篇配套论文[Pitrou，Phys. Rev. E 97，043115（2018）]中，开发了一种允许将粘性纤维描述为一维物体的形式。我们将其应用到特殊情况下的粘性流体环面。这允许突出与基本粘性弦模型及其粘性杆模型扩展的差异。特别是，由于表面张力效应，环面截面出现椭圆形变形，这不能用粘性弦或粘性杆模型描述。此外，我们研究了瑞利-高原不稳定性的周期性变形周围的完美的环面，我们表明，不稳定性是不足以导致在几个液滴的环面解体之前，它崩溃到一个单一的球形下降。相反，旋转的环面被动态地吸引向静止的解决方案，在其周围的不稳定性可以自由地发展，并分裂成多个液滴的环面。
2018-04-26 physics.flu-dyn
Quantitative analysis of the dripping and jetting regimes in co-flowing capillary jets
我们研究了一种液体射流，它在一个封闭的微流体几何形状内的外部共同流动的液体中分解成液滴。射流破碎可以在喷嘴之后以称为滴落的现象发生，或者通过从喷嘴破碎长距离的液体射流的产生发生，这称为喷射。传统上，这两个制度已被认为反映了两种时空不稳定性的流体射流，滴状制度对应于一个绝对不稳定的射流和喷射制度对流不稳定射流的存在。在这里，我们提出了定量测量的滴水和喷射制度，无论是在一个非强制性的和强制的状态，并比较这些测量与最近的理论研究的时空不稳定性的有限液体射流在一个共同流动的液体。在非受迫状态下，液体射流的振荡和破碎的频率被测量，并与理论预测进行比较。作为内流率的函数的射流振荡的主频率同意定性与理论预测的喷射制度，但不是在滴制度。在强制状态下，实现与周期性的激光加热，滴制度被发现是不敏感的扰动和液滴形成的频率保持不变。相反，喷射方案放大了外部施加的频率，其在由外部力施加的频率下转化为液滴的形成。总之，滴状和喷射状态分别表现出绝对和对流不稳定流的主要特征，但滴状状态中的频率选择不受稳定性分析预测的绝对频率的支配。
2011-09-29 physics.flu-dyn
Timescales and Statistics of Shock-induced Droplet Breakup
University of Michigan（密歇根大学）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
研究通过模拟冲击波与液滴相互作用，揭示了液滴破裂的多阶段过程及时间尺度特性，为优化液态燃料推进系统提供理论依据。
2025-04-11 physics.flu-dyn
Coupled population balance and large eddy simulation model for polydisperse droplet evolution in a turbulent round jet
采用粒子数平衡模型和大涡模拟（LES）相结合的方法，研究了油滴在湍流射流中的演化过程，并考虑了油滴破碎的影响。在模拟湍流多相射流中的二次破碎时，一个关键的未知数是在喷嘴出口附近的一次破碎区内产生的流入尺寸分布。为了简单起见，通常使用单分散注入流入条件，但这种选择通常是不现实的。为了提供更现实的入口条件LES，我们开发了一个一维（1D）的包裹模型来预测的演变的分散相沿射流中心线由于平流，径向湍流输送和液滴破碎的综合影响，由于湍流的区域更接近的喷嘴，不能使用粗LES解决。用远离喷管的实验数据对模型进行了验证。一维模型也被用来产生一个初始的尺寸分布，用于在一个粗分辨率LES的湍流射流。使用欧拉LES方法对离散化液滴尺寸分布的每个箱的数密度场进行建模，并对每个箱求解标量输运方程。LES的结果进行了比较，发表的实验数据，具有良好的一致性，我们研究的统计数据的速度场和浓度的多分散油滴羽流为两个液滴韦伯数。我们发现，浓度的中心线衰减率为不同的液滴尺寸的修改在破碎为主的区域。与雷诺平均方法不同，LES还允许我们量化由于湍流引起的尺寸分布变化。我们量化的径向和轴向分布和变化的关键量，如索特平均直径，总表面积和液滴破碎的时间尺度，并探讨其敏感性的韦伯数。
2020-11-11 physics.flu-dyn
Beating the jetting regime
我们数值研究了微毛细管并流装置中射流和液滴的动力学。共流流遇到不同的流动状态，包括滴落、喷射。采用水平集/有限元轴对称数值模拟，我们研究了受流量扰动的射流破碎动力学。的未扰动射流的宽度的标度律，并与现有的实验结果以及数值测量。然后，我们表明，引入一个正弦扰动的内部流体流速可以促进分裂的流体在制度，通常观察到的射流。此外，流速扰动导致对所得液滴的尺寸和频率的良好控制。使用理论建模，我们提供了一个标准，以确定最佳的频率打破射流。我们还推导出定标律，以确定封装在乳液液滴中的内部流体的体积作为频率的函数，并估计作为扰动幅度的函数的射流破裂的距离。这些标度律与数值模拟的结果吻合得很好。我们的工作提出了一种新的方法，并提供了指导原则，打破液体射流的情况下，滴水是难以实现的。
2013-10-05 physics.class-ph physics.flu-dyn
Air-water cavity in multi-plunging jet impacts
Université Lyon 1, LMFA, UMR5509, CNRS, École Centrale de Lyon, INSA Lyon（里昂第一大学，法国国家科学研究中心联合研究实验室5509，里昂中央理工学院，里昂国立应用科学学院）
本研究发现紧密排列的多射流冲击会形成穹顶状气水空腔，阐明其气泡产生等机制，测量不同参数下的空腔尺寸，提出其由液体卷吸形成的机制。
2026-08-14 physics.flu-dyn
Non-Equilibrium Thermodynamics of Black-Hole Coronae: QPOs, Turbulence, and Jets
University of Maryland（马里兰大学）；Universidad de Costa Rica（哥斯达黎加大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
基于非平衡热力学，提出黑洞日冕自振荡模型，解释准周期振荡（QPO）的产生机制，并关联湍流和喷流。
2026-05-28 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Vorticity dynamics in transcritical liquid jet breakup
本文利用可压缩涡识别方法 $λ_ρ$ 研究超临界压力下跨临界正癸烷射流的涡动力学，揭示发夹涡和滚转涡驱动液瓣变形、液片分层撕裂及富燃料气团形成，并阐明变密度效应下涡量生成机制与亚临界雾化的差异。
2023-01-30 physics.flu-dyn
Liquid acrobatics
我们的实验是将一股连续的气体注入到一种浅的液体中，类似于人们如何向一个放置在一个几乎空了的饮料底部的吸管吹气。通过改变吸管（这里是一根金属针）的角度，我们观察到各种动态，我们使用高速摄像机拍摄。最值得注意的是一个中间状态，其中周期性射流从空气-液体界面爆发并分裂成空气中的液滴。这些液滴描绘出抛物线轨迹，并在最终聚结之前在空气-液体界面上反弹。每个射流的形状以及射流之间的时间非常相似，导致液滴具有几乎相同的轨迹。下面的文章伴随着链接的流体动力学视频提交给画廊的流体运动在2008年。
2008-10-09 physics.flu-dyn
Instability of an active fluid jet
流体射流分解成液滴的现象长期以来一直吸引着自然科学家，早期的研究可以追溯到19世纪。由于表面张力，对射流的无限小扰动会增加，最终导致射流分裂成液滴（Rayleigh-Plateau不稳定性）。虽然这一经典现象已经研究了很长时间，但尚不清楚当流体被活性流体取代时，它是如何改变的。在这项研究中，我们调查的不稳定性射流的主动流体。主动流体由微泳者悬浮液建模，微泳者通过产生表面切向速度来推进自己，即蠕动。这些蠕动体被认为是底部重的，并且比周围的流体重，因此活动流体的向下射流在重力作用下自组装。蠕动之间的流体动力学相互作用的计算使用斯托克斯动力学方法，其中近场流体动力学精确计算。我们发现，主动流体的射流是不稳定的，与不同的不稳定模式之间的拉，推。对于牵引器的主动流体，射流以使人联想到牛顿流体的静脉曲张的方式分裂成液滴。另一方面，对于推进器，喷流是弯曲的，并经历波动（弯曲）不稳定性。这两种不稳定性的物理机制可以通过检查的应力场和参数的研究揭示了流体动力学相互作用的不稳定性的重要性。虽然重力和底重在实现向下射流中起着至关重要的作用，但它们对不稳定性的影响是有限的。我们的发现有助于揭示活性流体集体性质的新特征。
2022-09-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Measurement of Nanoscale Surface Disturbances on Liquid Jets Using the Mie Scattering Method
School of Astronautics, Beihang University（北京航空航天大学宇航学院）；Ningbo Institute of Technology, Beihang University（北京航空航天大学宁波研究院）；National Key Laboratory of Aerospace Liquid Propulsion（航天液体动力国家重点实验室）；State Key Laboratory of High-Efficiency Reusable Aerospace Transportation Technology（高效可重复使用航天运输技术国家重点实验室）
本文提出一种基于米氏散射的测量技术，用于表征液射流上的纳米级表面扰动，通过反演算法实现亚纳米分辨率检测，并识别出初始扰动的两种内在特征。
2026-09-24 physics.flu-dyn physics.optics
Impinging Jet Dynamics
在这段流体动力学视频中，使用光线跟踪数据可视化技术来获得两股液体射流撞击过程中真实详细的流动运动。不同模式的片和边缘的配置，揭示了潜在的物理，包括液体链，封闭的边缘，开放的边缘，不稳定的边缘和扑翼片。此外，还观察到了稳态非对称波，并与现有理论进行了比较。用经典的浅水波理论解释了相对于液边的定常毛细波的产生。详细观察了冲击波作用下的雾化过程，包括液膜破碎、液膜形成和液膜破碎成液滴的过程。冲击波波长的锁定特性也与扰动自由剪切层的锁定特性相似。
2012-10-15 physics.flu-dyn
The nonlinear states of viscous capillary jets confined in the axial direction
我们报告的实验和理论研究的全局稳定性和非线性动力学的垂直射流的粘性液体限制在轴向方向上，由于它们的影响浴相同的液体。先前的工作表明，在没有轴向限制的情况下，由于流率值$Q$低于某一临界值$Q_c$时的轴对称全局模式，稳定的液体线变得不稳定，引起振幅增加的振荡，最终导致滴落状态（Sauter & Buggisch，J. Fluid Mech.，2005; Rubio-Rubio等人，流体力学杂志，2013年）的报告。在这里，我们专注于射流长度$L$的效果，发生的转变为减少值的$Q$。线性稳定性分析表明，与我们的实验，揭示了$Q_c$单调增加与$L$，达到半无限射流渐近线的大值的$L$。此外，随着$L$减小，达到准静态极限，由此$Q_c \to 0$和中性条件由流体静力学确定的临界长度给出。我们的实验还揭示了存在一个新的政权之间的稳定喷射和滴水，其中线程达到一个极限环状态没有分手。因此，我们表明，存在三种可能的状态取决于控制参数的值，即稳定喷射，振荡喷射和滴。对于液体粘度和喷射器半径$R$的两种不同组合，在$Q-L$参数平面中确定了分隔这些区域的边界，表明对于足够小的$L$值或足够大的$Q$值存在稳定喷射，对于足够小的$Q$值或足够大的$L$值存在滴下，并且振荡喷射发生在中间区域中，该中间区域的尺寸随着液体粘度而增大，并且随着$R$而减小。
2018-02-23 physics.flu-dyn
Length-scale cascade and spread rate of atomizing planar liquid jets
采用水平集和流体体积界面捕捉方法，对不可压纳维-斯托克斯方程进行了直接数值模拟，研究了平面液体射流的初始破碎。在较宽的雷诺数（$Re$）、韦伯数（$We$）、密度比和粘度比范围内，计算了气液界面局部曲率半径和局部错流位移的PDF。分析了一次雾化过程中液体-结构长度尺度的时间级联和液体射流的扩展速率。不同的表面结构，如叶片，韧带和液滴的形成率，比较不同的流动条件下，并解释在每个雾化域，我们最近确定的涡流动力学。随着$We$的增加，表面的平均曲率半径减小，小液滴的数量增加，并且级联和表面积增长以更快的速率发生。喷雾角主要受$Re$和密度比的影响，在较高的$Re$、较高的密度比和较低的$Re$下，喷雾角较大。喷雾扩展速率相对于$Re$的变化归因于从射流核心拉伸的韧带的角度，该角度随着$Re$减小而增大。气体粘度对液滴尺寸分布和喷雾角的影响可以忽略不计。然而，增加波长与板厚比，增加喷雾角和结构级联率，而减小液滴尺寸。最小长度尺度更多地由表面张力和液体惯性决定，而不是由液体粘度决定，而气体惯性和液体表面张力是决定喷雾角的关键参数。
2018-08-28 physics.flu-dyn
Elliptical liquid jets in a supersonic cross-flow: Influence of J on atomization mechanism and unsteadiness
Interdisciplinary Centre for Energy Research, Indian Institute of Science - Bangalore（印度科学学院跨学科能源研究中心）；Propulsion and Power, Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学航空航天工程学院推进与动力系）；Department of Aerospace Engineering, Indian Institute of Science - Bangalore（印度科学学院航空航天工程系）；Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Science - Bangalore（印度科学学院机械工程系）
研究超音速横向流中椭圆液柱的雾化机制和不稳定性，探讨J对液柱破裂机制、激波结构及不稳定性相互作用的影响，发现J变化影响雾化过程和不稳定性特征。
2025-12-29 physics.flu-dyn
Bouncing, Helical and Buckling Instabilities During Droplet Collision: Newtonian and Non-Newtonian Liquids
在这段视频中，光线跟踪数据可视化技术被用来获得真实和详细的液滴碰撞过程中的流动运动。比较了牛顿流体与非牛顿流体碰撞结果的差异。提出了液滴碰撞的各种类型，包括弹跳、聚结和拉伸分离。由于剪切力引起的等效粘度降低，剪切变稀液滴间的气膜比牛顿流体薄。在Weber数和碰撞参量图中，由于较薄的气膜促进了聚并，剪切稀化液体的弹跳区面积较小。在拉伸分离的韧带/螺纹断裂过程中，识别出两种不稳定性，螺旋和屈曲不稳定性。螺旋不稳定性类似于粘性旋转液体射流，而屈曲不稳定性类似于聚合物溶液的带电液体射流。
2012-10-15 physics.flu-dyn
Self-similar dynamics of air film entrained by a solid disk in confined space: a simple prototype of topological transitions
在流体动力学拓扑转换中，一个流体质量分裂成两个或两个合并成一个。例如，在蜂蜜滴形成时，蜂蜜从勺子滴下，蜂蜜被扩展成两个，因为连接它们的液体颈变薄到微米级。在拓扑结构由于分裂而改变的那一刻，物理观测量如表面曲率局部发散。这种奇异动力学已经引起了物理学家的广泛关注，揭示了自相似动力学的普遍性，与热力学中的临界现象有许多共同之处。已经发现了许多实验实例，其中包括电喷流和振动诱导射流喷发。然而，只有少数情况下已被物理上理解的基础上的方程，管理奇异动力学，即使在这种情况下，物理上的理解是数学上复杂的，不可避免地涉及微妙的数值计算。在这里，我们研究了在有限空间中，固体圆盘夹带的空气膜破碎成粘性液体，这导致了空气颈部的形成，变薄和破碎。结果，我们意外地发现，由于两个显著的实验特征，颈动力学方程可以解析求解：在奇异点附近只有一个与时间线性相关的长度尺度，描述奇异颈形状和速度场的普适尺度函数都是解析的。本可解的情况下，将是必不可少的，我们更好地理解奇异动力学，并将有助于揭示物理学的未解决的例子密切相关的日常生活中的现象和各种实际应用。
2018-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Machine-learning accelerated turbulence modelling of transient flashing jets
对通过喷嘴的过热液体的突然减压进行建模是一个挑战，因为压降会导致液体的快速闪蒸。由于机械和热力学效应，产生的射流通常表现出广泛的结构，包括韧带和液滴。随着模拟包括越来越多的现象，计算成本开始增加。缓和额外成本的一种方法是对计算的特定元素使用机器学习替代。本研究提出了一种机器学习辅助的计算流体动力学方法，用于模拟闪蒸液体的雾化，从初级雾化到二次破碎到小液滴，使用$Σ$ -Y模型与均匀松弛模型相结合。值得注意的是，热力学非平衡（HRM）和$Σ$ -Y的模型首次与模拟湍流量的深度神经网络耦合，然后将其用于预测过热液体射流雾化。该方法的数据驱动组件用于湍流建模，避免了通常用于这些问题的雷诺平均Navier-Stokes模拟的两方程湍流模型的解决方案。混合方法的精度和速度进行评估，证明足够的精度和至少25%的速度比传统的方法计算流体动力学模拟。这种加速表明，也许可以替换计算的其他组成部分，以获得更大的好处。
2021-09-30 physics.flu-dyn
Numerical Simulation of Reacting and Non-Reacting Liquid Jets in Supersonic Crossflow
University of Michigan（密歇根大学）
本文通过自适应网格细化与流体体积法对马赫数约4.5的超声速横流中反应与非反应液体射流进行多相模拟，揭示了动量比、自由流温度对穿透、混合及燃烧效率的影响机制。
2025-04-28 physics.flu-dyn
Investigation of high-pressure turbulent jets using direct numerical simulation
基于射流直径（$D$）和射流出口速度（$U_{e}$），对雷诺数（$Re_{D}$）为$5000$的自由圆射流进行了直接数值模拟，研究了超临界压力下射流的湍流特性。射流由$\mathrm{N_{2}}$组成，在相同温度下将其注入$\mathrm{N_{2}}$中。为了理解湍流混合，在施密特数为1时，被动标量随流动被输送。两套流入条件，模型射流从一个光滑的收缩喷嘴（层流流入）或长管喷嘴（湍流流入）被认为是。通过一次改变一个参数，模拟检查喷流的热力学条件的敏感性（其特征在于在压缩因子（$Z$）和归一化的等温压缩性），流入条件，和环境压力（$p_{\infty}$）跨越完美的真实气体条件。流入影响流量统计在近场（包含潜在的核心关闭和过渡区），以及进一步下游（包含充分发展的流量与自相似统计）在大气和超临界$p_{\infty}$。流入的敏感性较大的过渡区，在那里的层流流入射流表现出占主导地位的相干结构，产生更高的平均应变率和更高的湍流动能比在顺向流入射流。在固定的超临界$p_{\infty}$下减小$Z$增强了压力和密度波动（分别由局部平均压力和密度归一化），但对速度波动的影响也取决于局部流动动力学。当$Z$减小时，层流入流射流过渡区的大平均应变率显著增强速度波动（由局部平均速度归一化）和标量混合，而湍流入流射流的影响最小。
2021-06-05 physics.flu-dyn
Supersonic jet dynamics from two-cavitation-bubble interactions: acceleration, tip fragmentation and penetration
Harbin Engineering University（哈尔滨工程大学）
本研究通过实验和数值方法探讨了双空化气泡相互作用产生的喷射动力学，揭示了不同喷射模式的形成机制及其在生物医学中的应用潜力。
2026-01-08 physics.flu-dyn
Onset condition of the ramified-jet regime: an experimental and theoretical study
Laboratory for Fluid Dynamics and Thermodynamics, Faculty of Mechanical Engineering, University of Ljubljana（卢布尔雅那大学机械工程学院流体力学与热力学实验室）
该研究通过实验与理论探究电诱导气体聚焦液体射流向边缘发射液膜的转变，确定m=2为首个不稳定模式，预测临界电邦德数为3，所得起始电压与实验吻合，为该转变提供了物理判据。
2026-10-14 physics.flu-dyn
Efficient Extraction of Atomization Processes from High-Fidelity Simulations
了解液体射流中的一次和二次雾化过程对于描述工业应用中的喷雾分布和液滴几何形状至关重要，并且对于开发基于物理的低保真雾化模型（可以快速预测这些喷雾）至关重要。数值建模和计算资源的重大进展使研究小组能够进行详细的数值模拟，并准确预测雾化的物理特性。这些模拟可以产生数百TB的数据。这些数据集的巨大规模限制了研究人员分析它们的能力。因此，在模拟结果中没有分析相干液核破碎成液滴的过程，即使存在完整的射流动力学描述。本工作应用液滴物理提取技术高保真模拟跟踪破碎事件和数据与当地流动。雾化过程的数据存储在Neo4j图形数据库中，提供了易于访问的格式。结果提供了一个强大的，定量描述的雾化过程和细节的局部流场将是有用的低保真度雾化模型的发展。
2022-05-09 physics.flu-dyn
Comparison of turbulence statistics in isothermal and non-isothermal large eddy simulations of supercritical carbon dioxide jets
本文通过大涡模拟比较超临界二氧化碳射流在等温、非等温及跨越伪沸腾点条件下的湍流统计特性，发现跨越伪沸腾点会显著增强不稳定性并加快射流衰减与混合，为碳捕集与封存相关技术优化提供依据。
2025-09-23 physics.flu-dyn
Computational study of flow dynamics from a dc arc plasma jet
由直流（DC）非转移弧等离子体炬产生的等离子体射流是从喷涂到热解的技术的核心，由于流体流动、热和电磁现象的耦合相互作用而呈现出复杂的动力学。电弧放电等离子体射流的流动动力学研究使用时间相关的三维模拟，包括火炬内的电弧的动态，通过放电环境的射流的演变，以及随后的冲击射流在一个平面基板。等离子体由化学平衡和热力学非平衡（双温度）模型描述。物理模型的数值公式是基于一个整体和完全耦合的处理的流体和电磁方程，使用变分多尺度有限元法。模拟结果揭示了不同方面的流动动力学，包括射流强迫由于运动的电弧，流行的偏差之间的重物种和电子温度的等离子体条纹，剪切流不稳定性的发展射流周围，发生的局部区域与高电场远离电弧，和相干流结构的形成和演变。
2013-03-15 math-ph math.MP physics.comp-ph
