Interfacial instabilities in two-dimensional Stokes flow: a weakly nonlinear analysis
本文采用二阶微扰模式耦合方法研究了二维Stokes流的注入和抽吸问题。我们研究了依赖于时间的扰动的初始圆形界面分离两种粘性流体，并推导出一个系统的非线性微分方程描述的界面扰动振幅的演变。线性稳定性分析表明，注入引起的扩张界面是稳定的，而由吸力驱动的收缩运动是不稳定的。奇怪的是，在线性水平上，这种吸力不稳定性与流体之间的粘度对比无关。然而，二阶的结果告诉一个不同的故事，并表明粘度对比度起着关键作用，在确定新兴的界面图案的形状。通过集中在发病的非线性效应，我们已经能够提取有价值的信息的最基本的特征的图案形成结构的粘度对比度和表面张力的任意值。
2020-10-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Growth morphology and symmetry selection of interfacial instabilities in anisotropic environments
在准二维几何结构中，一种流体被另一种粘性较小的流体置换通常会导致复杂的指进模式。在各向同性系统中，出现密集分支生长，其特征在于不断演化的手指的重复尖端分裂。当界面动力学存在各向异性时，生长形态变为以规则结构为特征的枝晶生长。我们通过在Hele-Shaw单元上雕刻六重对称晶格通道来引入各向异性。我们发现，在混溶流体的形态转变不仅取决于先前报道的各向异性程度设置的晶格拓扑结构，但也对两种流体之间的粘度比。值得注意的是，粘度比和各向异性的程度也支配的树枝状图案的全球功能，诱导系统的变化，从六倍到十二倍对称的树突。改变任一控制参数提供了一种新的方法来调整复杂图案的对称性，这也可能与梯度驱动的界面动力学的类似现象有关，例如定向凝固或电沉积。
2021-01-16 physics.app-ph physics.flu-dyn
Interfacial fluid instabilities and Kapitsa pendula
不稳定性的发生和发展是流体力学的核心问题之一。在这里，我们开发了自由流体界面的不稳定性和倒立摆之间的连接。当只受重力作用时，倒立摆是不稳定的。该位置可以通过Kapitsa现象来稳定，其中基座的高频低振幅垂直振动产生与重力相反的虚拟力。通过将控制流体界面的动力学方程转化为适当的摆，我们证明了如何通过适当调谐的振动在流体系统中诱导稳定性。我们构造了各种摆与经典Rayleigh-Taylor、Kelvin-Helmholtz、Rayleigh-Plateau和自引力不稳定性之间的“字典”式关系。这使得控制理论和动力系统中的一些结果直接适用于“可调”流体不稳定性的研究，其中临界波长取决于外力或不稳定性被完全抑制。我们提出了一些应用和实例的影响范围从微米到星系的半径。
2017-06-19 cond-mat.soft physics.class-ph physics.flu-dyn
A local intermittency based Reynolds-averaged transition model for turbulent mixing induced by interfacial instabilities
本文将边界层转捩中的间歇因子 $γ$ 引入 RANS 混合模型，通过局部输运方程约束 Reynolds 应力和浮力源项，并在再冲击 RM 混合案例中验证了转捩预测能力。
2023-09-29 physics.flu-dyn
Coupling and stability of interfacial waves in liquid metal batteries
研究了液态金属电池中界面波耦合动力学及其对电池安全运行的影响。与铝电解槽类似，液态金属电池可能对磁流体动力学不稳定性高度敏感，磁流体动力学不稳定性激发能够引起短路的不期望的界面波。然而，在液态金属电池中，波动动力学要复杂得多，因为存在两个可能进入共振的金属-电解质界面。本文的第一部分给出了圆柱形三层电池模型中重力-毛细界面波耦合的势分析。导出了振幅比和波频率的解析表达式，表明波耦合可以用两个独立的无量纲参数来描述。我们提供了一个去耦标准，澄清波耦合将存在于大多数未来的液态金属电池。第二部分通过与多相流直接数值模拟的比较，验证了理论的正确性。对不同的强耦合界面进行了参数研究，分析了系统的稳定性。三种不同的耦合制度，确定涉及特征耦合动力学。对于强耦合接口，我们观察到新的不稳定性，可能有有益的影响的操作安全。
2017-08-10 physics.flu-dyn
Onset of thermo-convective instabilities in two-layer binary fluid systems
Engineering Mechanics Unit, Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research（工程力学单元，贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）
研究两层二元流体系统在UCST附近浮力和热毛细驱动不稳定性起始特性，采用相场方法建模并预测中性曲线，揭示参数空间变化规律。
2025-05-29 physics.flu-dyn
Hydrodynamic instabilities in miscible fluids
可混溶流体中的流体动力学不稳定性是普遍存在的，从自然现象到地质尺度，再到工业和技术应用，在工业和技术应用中，流体动力学不稳定性代表了在低雷诺数下控制和促进混合的唯一方法，远低于从层流到湍流的转变。对于不混溶流体，混溶流体的流体动力学不稳定性的发生与其界面的物理性质直接相关。因此，本次审查的重点是在各种强迫条件下，在混相流体之间的边界驱动扰动的增长的一般机制。在缺乏规则化机制的情况下，这些扰动将无限期地增长。对于不混溶的流体，界面张力提供了这样一种正则化机制，因为能量成本与通过增长的扰动产生新的界面相关联。然而，对于混溶流体，模拟有效表面张力的界面应力的存在是有争议的。然而，其他机制也可能是相关的，例如粘性耗散。我们将回顾控制最常见的流体动力学不稳定性的稳定机制，突出那些缺乏有效界面张力的情况下，在线性稳定性分析的数学公式提出了深刻的概念问题。最后，我们提供了一个简短的概述正在进行的研究有效的，不平衡的界面张力之间的互溶流体。
2017-12-20 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Electrohydrodynamic instabilities in freely suspended viscous films under normal electric fields
可以在各种微流体应用中利用流体-流体界面的电流体动力学不稳定性，以便增强混合、复制良好控制的图案或产生特定尺寸的液滴。在这项工作中，我们研究了在正常电场作用下两种不混溶流体的三个叠加层系统的稳定性和动力学。根据泰勒-梅尔彻漏电介质模型，本体保持电中性，而净电荷积累在界面上。界面电荷动力学被捕获的欧姆传导，对流和有限的电荷弛豫占守恒方程。使用这个模型，我们进行了线性稳定性分析，并确定不同的模式的不稳定性，我们的特征系统的行为作为一个功能的相关无量纲组在每个模式。此外，我们使用边界元法进行数值模拟，以研究非线性对长时间界面动力学的影响。我们演示了如何耦合的流动和表面电荷输运在不同模式的不稳定性可以引起非线性现象，如尖端流或捏成液滴的膜。
2021-06-25 physics.flu-dyn
Conductivity influence on interfacial waves in liquid metal batteries and related two-layer systems
液态金属电池中的流体流动可以通过多种效应产生。我们首先简要概述了不同的驱动机制，然后解决特定的问题，在三层系统中的金属焊盘的作用不稳定性。我们专注于细胞中的电导率分布的作用，同时注意到，对于较小的细胞，也应该考虑界面张力。在此基础上，给出了在两层液态金属系统中界面波激发的数值计算结果，该系统具有承受界面法向电流的间隙。从文献中最近的结果，我们发现，磁阻尼起着决定性的作用，强垂直磁场。此外，电场的边界条件强烈地影响临界电流和生长速率。
2021-04-09 physics.flu-dyn
Controlling fingering instabilities in Hele-Shaw flows in the presence of wetting film effects
本文研究了Hele-Shaw盒中两种不互溶粘性流体之间的界面运动。我们认为一个薄的润湿膜落后的位移流体，这动态地影响在流体-流体界面处的压降通过引入非线性依赖于界面速度的影响。在这个框架中，分析了两种感兴趣的情况：注射驱动流（膨胀演化）和提升板流（收缩演化）。特别是，我们调查的可能性，控制指进不稳定性的发展，在这两个不同的Hele-Shaw设置时，考虑到润湿效应。利用线性稳定性理论，我们分别找到了控制扩张和收缩演化过程中出现的手指数目所需的与时间相关的注入速率$Q(t)$和与时间相关的提升速度${\dot b}(t)$.我们的研究结果表明，润湿的考虑导致$Q(t)$ [和${\dot b}(t)$ ]的幅度增加相比，非润湿策略。此外，一个光谱精确的边界积分方法被用来检查的有效性和有效性的控制协议在完全非线性政权的动态和确认，建议的注射和提升计划是可行的策略，规定的形态所产生的图案中存在的润湿膜。
2021-03-09 physics.flu-dyn
Effect of free surface on submerged stratified shear instabilities
在这里，我们考虑了区域的浅度以及空气-水自由表面对下面流体的分层剪切不稳定性的影响。首先，我们数值求解非Boussinesq泰勒-戈尔茨坦方程光滑的速度和密度分布的模型剪切层与自由表面。当流体的深度与剪切层厚度相比相对较浅时，存在于自由表面处的表面重力波更接近存在于剪切层中的波。这可能导致共振波相互作用，使流动不稳定到更多种类的模态不稳定性。为了更深入地了解不稳定机制，我们进行了分析研究与折线配置文件。此外，还开发了降阶折线轮廓，基于其构建色散图。通过这些图，我们已经证实了导致每种不稳定性的共振相互作用波。已经发现了两种新的不稳定性，其中之一，被称为表面重力-界面重力（SG-IG）模式，由于表面重力波和界面重力波之间的相互作用而产生，如果没有内部密度分层，则不存在。另一种模式--地面重力-低涡（SG-LV）模式是由于地面重力波与低涡波相互作用而产生的，它超过Kelvin-Helmholtz不稳定性成为最不稳定的模式。除了Holmboe不稳定性，观察到显着的差异，在所有其他不稳定性发生在浅域时，空气-水界面被替换为一个刚性盖。我们推断，刚性盖近似是有效的大垂直域。我们还表明，如果剪切是在自由表面缺席，我们的问题可以使用Boussinesq型近似建模。
2018-03-20 physics.flu-dyn
Vertical-supercooling-controlled interfacial instability for a spreading liquid film
本文研究垂直过冷条件下铺展液膜前沿的指进不稳定性，揭示其与垂直凝固过程的时间尺度强相关，并归因于热粘性效应，展示了通过结构设计和温度调控界面稳定性及引导液体流动的潜力。
2024-07-08 physics.flu-dyn
Numerical investigation of controlling interfacial instabilities in non-standard Hele-Shaw configurations
Hele-Shaw细胞中的粘性指进实验导致了引人注目的斑图形成，这些图案形成多年来一直是物理学和应用数学界密切关注的主题。近年来，人们一直致力于设计控制这种模式和减少界面指生长的策略。我们继续这项研究的数值模拟报告，水平集方法的基础上，一个广义的Hele-Shaw模型的几何形状的Hele-Shaw细胞被改变。首先，我们研究如何施加恒定的和随时间变化的注入速率在一个Hele-Shaw细胞，这是标准的，锥形或旋转可以用来减少粘性指的发展时，无粘性流体注入到粘性流体在有限的时间内。我们进行了一系列的数值实验，比较每种策略的有效性，以确定这些非标准的Hele-Shaw配置如何影响无粘-粘性流体界面的形态特征。与标准平行配置相比，在收敛或发散方向上的锥形板导致在最后时刻粘性指进的度量减小，特别是在仔细选择注射速率的情况下;对于旋转板的情况，效果甚至更显著，具有足够大的旋转速率完全稳定界面。接下来，我们说明了如何通过以随时间变化的速率注入无粘性流体同时增加板之间的间隙来控制非分裂指的数量。模拟比较以及与以前的实验结果为各种注射速率和几何配置。此外，我们演示了如何完全非线性动力学的问题影响出现的手指的数量，以及这个数字与线性稳定性分析的预测一致。
2019-07-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Simulating fluid-fluid displacement in a soft capillary tube: How compliance delays interfacial instability and bubble pinch-off
Purdue University（普渡大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出了一种计算模型，研究软毛细管中流体置换过程中柔顺性对界面不稳定性及气泡破裂的抑制作用。
2025-05-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Instability and dynamics of volatile thin films
挥发性粘性流体在部分润湿的固体基底上可以表现出有趣的界面不稳定性和斑图形成。我们研究了在低雷诺数润滑近似下，考虑表面张力、分子间效应和蒸发通量的单侧模型下的蒸汽冷凝和流体蒸发的动力学。确定了蒸发为主和冷凝为主的制度和临界情况下的参数范围。通过线性稳定性分析研究了分离压力和蒸发效应之间的竞争驱动的界面不稳定性。研究了临界条件下近平坦演化膜中瞬态斑图形成的过程。在弱蒸发极限下，有限振幅非均匀稳态的不稳定模式导致丰富的液滴动力学，包括扁平化，对称性破缺和液滴合并。数值模拟表明，长时间的行为，导致蒸发或冷凝是敏感的膜状和滴状动态之间的转换。
2017-08-31 physics.flu-dyn
Instabilities and bifurcations in turbulent porous media flow
本文研究了多孔介质中微尺度湍流的流动不稳定性与对称破缺现象，发现低孔隙率下的偏流和中等孔隙率下的射流两种机制，并揭示了固体几何形状、孔隙率与Reynolds数对宏观流动不对称性的影响。
2025-04-01 physics.flu-dyn
Effect of interface dynamic deformations on instabilities of buoyancy-thermocapillary convection in a two-fluid two-layer system
通过数值实验研究了界面扰动对矩形空腔内浮力/热毛细对流不稳定性的影响。的计算进行了几个两液体两层系统考虑到以前公布的实验中使用的液体的属性。讨论了界面变形与Boussinesq近似的关系。结果表明，在某些系统中，在模型中包括界面扰动可以改变临界温度差约10%，产生不稳定或稳定的效果。界面振荡表现为驻波或行波，其波长可以从短波长变化到占据所有可用空间的单个波。粗略估计表明，在某些液-液体系中，界面振荡幅度可达几十微米。最不稳定的干扰模式，并进行了讨论。有人认为，在一些两层系统的不稳定性发展类似于分层混合层中的Holmboe不稳定性。
2022-04-18 physics.flu-dyn
Flow driven interfacial waves: an inviscid asymptotic study
本文用渐近方法研究风与水流联合驱动的短波界面波演化，求解Rayleigh方程并构造一致有效近似，给出任意剪切流下Miles和rippling不稳定性的增长率表达式。
2023-10-25 physics.flu-dyn
Effect of slip boundary conditions on interfacial stability of two-layer viscous fluids under shear
传统的分层流体动力稳定性研究方法包括层间粘性边界条件。然而，在聚合物体系中可能违反这一规则，因此可能出现各种不稳定性。本文的主要目的是从理论上分析滑移边界条件对简单剪切流作用下两不互溶粘性层间界面流体动力稳定性的影响。结果表明，长波扰动的增长率对层间界面和外边界处的滑移相当敏感。这些现象示出给不同的贡献取决于粘度，厚度和密度比的层的剪切流的稳定性。特别是界面滑移会增加扰动增长率，导致流动不稳定。这种效应的一个重要后果是违反了稳定性的剪切层具有相同的粘度和密度在一个广泛的厚度比范围。长波传播的条件进行了分析，以及显示出强烈的依赖于边界条件的类型。
2015-06-09 physics.flu-dyn
Marangoni modulation of coupled Rayleigh-Taylor and Faraday instabilities in vertically oscillated liquid films
Beihang University（北京航空航天大学）；Ningbo Institute of Technology, Beihang University（北京航空航天大学宁波创新研究院）；Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Peking University（北京大学）
研究马兰戈尼效应调节垂直振荡液膜中耦合的雷利-泰勒和法尔aday不稳定性，通过线性稳定性分析揭示马兰戈尼数对子谐波模式的抑制作用及谐波主导机制，揭示表面响应的频率依赖性及表面活性剂对稳定性的影响。
2026-04-21 physics.flu-dyn
Controlling Viscous Fingering Instabilities of Complex Fluids
一种流体推动另一种流体的过程是普遍存在的，同时涉及复杂的界面不稳定性。特别是，在无数的自然和工业过程中，当一种粘性较小的流体推动另一种粘性较大的流体时，如水侵入石油，在多孔介质中，经常出现波浪指进模式。这种产生部分位移的指状界面显著影响许多应用的效率，例如色谱法、印刷装置、涂覆流、油井固井以及地下水和提高石油采收率（EOR）的大规模技术。这种经典的粘性指进不稳定性是众所周知的难以控制，因为两种流体的粘度或流度比通常是固定的，但这是不稳定性的主要驱动力。虽然最近已经揭示了一些策略，为简单的恒定粘度的流体，控制的基本粘性指进不稳定性无处不在的复杂流体的可行性尚未建立。在这里，我们演示了如何控制一个常见的复杂流体（幂律流体与屈服应力）使用一个狭窄的锥形细胞理论和实验。
2022-05-16 physics.flu-dyn
Stratified inclined duct: two-layer hydraulics and instabilities
分层倾斜导管（SID）维持交换流在一个长的，轻轻倾斜的管道作为一个模型，连续强制密度分层流，如那些发现在河口。实验表明，出现的界面波和它们的过渡到湍流的倾斜角的增加似乎与阈值的交换流量由无粘性的两层水力学。我们发现这些水力机制与（i）最近的直接数值模拟（DNS）提供了完整的流量数据，在关键的流动制度（朱和Atoufi等人，arXiv：2301.09773，2023），（ii）平均这些DNS分为两层，（iii）无粘性两层浅水和不稳定理论，以诊断界面波的行为，并提供物理见解。层流在整个管道中是亚临界和稳定的，并且在管道的端部处是液压控制的。随着倾斜的增加，流动变得到处都是超临界的，并且对长波不稳定。一个内部的起伏跳跃，具有驻波首先出现在附近的中心的管道，然后导致较大幅度的行波，并在最大的倾斜角更强的跳跃，波破碎和间歇性湍流。长波（非线性）浅水方程描述的局部解释为线性波的两层平行的底流描述的泰勒-戈尔茨坦方程。这种联系有助于我们解释长波不稳定性，并将其与短波（例如开尔文-亥姆霍兹）不稳定性进行对比。我们的研究结果表明，通过长波不稳定性依赖于垂直限制的顶部和底部的墙壁在SID湍流的过渡。
2023-01-30 physics.flu-dyn
Putting the micro into the macro: A molecularly-augmented hydrodynamic model of dynamic wetting applied to flow instabilities during forced dewetting
我们报告了一个基于分子增强连续介质的动态润湿计算模型，并将其应用于两个部分润湿的平行板之间的外部驱动的液体塞的位移。这些结果与最近对Toledano（2021）相同问题的分子动力学（MD）研究中获得的结果密切相关，我们将其用作基准。我们能够解释的最大速度去湿$U^*_{\mathrm{crit}}$作为一个折叠的稳定相图中的分歧，并表明，其对真实接触角的依赖性$θ_{\mathrm{cl}}$是定量相似的使用MD发现。该模型的一个关键特征是接触角取决于接触线的速度，其中$θ_{\mathrm{cl}}$作为解决方案的一部分出现。该模型使我们能够研究形成的薄膜在去湿速度$U^*>U^*_{\mathrm{crit}}$在一系列的长度尺度，包括那些计算上禁止MD模拟。我们发现，薄膜的厚度与通道宽度呈线性关系，并且仅弱依赖于毛细管数。这项工作提供了匹配渐近技术（适用于较大的几何形状）和MD模拟（适用于较小的几何形状）之间的联系。此外，我们发现，表观角，实验可见的接触角在折叠分叉，是不为零。这与基于接触线附近流动的润滑模型的常规处理的预测相反，但与实验一致。
2022-05-04 physics.flu-dyn
Suppression of Droplet Breakage by Early Onset of Interfacial Instability
本研究探讨了颗粒包覆液滴撞击超疏水表面的动力学，发现早期发生的界面指状不稳定性通过形成稳定指状物增加能量损耗，从而在原本必然破碎的Weber数范围内抑制液滴破碎，该现象在自清洁等领域具有应用潜力。
2022-09-25 physics.flu-dyn
Explosive instability due to flow over a rippled bottom
本文研究了在背景速度存在下，表面波和/或界面波与海底波纹的三波相互作用，即布拉格共振。我们表明，当一个组成波的三元组具有负能量，所有的波的振幅呈指数增长。这与经典的布拉格共振非常不同，在布拉格共振中，一个波衰减引起另一个波的增长。我们观察到的不稳定性是“爆炸性的”，是不同于正常模式剪切不稳定性，因为我们的速度分布是线性稳定的。我们的工作可以解释在海洋和河口观测到的潮汐流存在下，周期性底纹上存在的大振幅内波。
2018-09-20 physics.flu-dyn
Finite volume solution for two-phase flow in a straight capillary
多边形截面的直毛细管中的两相流问题显示了多孔介质中与孔隙尺度位移相关的快速界面运动的许多动力学特征。已知流体惯性在这些位移中很重要，但在通常用于预测宏观流动特性的网络模型中通常被忽略。本研究提出一个两相流的数值模型，它描述了空间和时间的流体之间的界面的演变。该模型是基于平均的纳维-斯托克斯方程，并被证明是成功的，在预测复杂的动力学的毛细管上升在圆形毛细管和沿多边形毛细管的角落吸胀。该模型可以形成更现实的网络模型的基础上捕捉毛细作用，粘性力和惯性力的影响，孔隙尺度的界面动力学和随之而来的宏观流动性能。
2018-07-01 physics.flu-dyn
Inverse Saffman-Taylor experiments with particles lead to capillarity driven fingering instabilities
用空气置换Hele-Shaw盒中的粘性流体，当毛细管数超过某一临界值时，在流体界面处会产生指进现象。这种萨夫曼-泰勒不稳定性被重新访问的粘性流体取代空气的逆情况下，当部分亲水性颗粒躺在墙上。虽然相反的情况下，否则是稳定的，在低毛细管数的指进不稳定性的颗粒的存在下的结果。这种毛细驱动的不稳定性是由颗粒整合到界面中驱动的，这是由界面能最小化引起的。轴对称和矩形几何形状被认为是为了量化这种现象。
2016-01-14 cond-mat.soft physics.flu-dyn
On Richtmyer-Meshkov unstable dynamics of three-dimensional interfacial coherent structures with time-dependent acceleration
Richtmyer-Meshkov不稳定性（RMI）在科学和工程的许多领域中起着重要的作用，从超新星和聚变到超燃冲压发动机和纳米制造。经典的Richtmyer-Meshkov不稳定性是由定常冲击和脉冲加速度引起的，而在现实环境中，加速度通常是可变的。我们专注于由加速度与幂律时间相关的RMI和应用群论来解决长期存在的问题。对于早期的动力学，我们发现的增长率的依赖于初始条件，并表明它是独立的加速度参数。对于后期的动力学，我们发现一个连续的家庭定期渐近解，包括他们的曲率，速度，傅立叶振幅，和界面剪切，我们研究他们的稳定性。对于每一种解决方案，界面动力学是直接链接到界面剪切，非平衡速度场具有强烈的流体运动界面附近，有效地没有运动的散装。最快稳定解的准不变性表明RMI中的非线性相干动力学的特征在于两个宏观尺度-波长和振幅，与观测结果一致。一些特殊的解决方案的属性进行了概述，这些分别是，阿特伍德，泰勒，收敛，最小剪切，临界气泡，等等。我们还阐述了新的理论基准，为未来的实验和模拟。
2019-11-28 physics.flu-dyn
Stability of surfactant-laden double-layered viscoelastic fluids flowing over an inclined plane
本文研究含不溶性表面活性剂的双层弱黏弹性流体沿斜面流动的稳定性，推导Orr-Sommerfeld型边值问题并数值求解，揭示三种失稳模式及上下层黏弹性对各模式的差异化影响规律。
2025-10-05 physics.flu-dyn
Strongly nonlinear nature of interfacial-surfactant instability of Couette flow
最近发现的非线性阶段的不稳定性，由于在两种流体之间的界面处的不溶性表面活性剂的情况下的蠕动平面Couette流的薄膜和另一个厚得多的层进行了研究。耦合膜厚和表面活性剂浓度的强非线性长波演化方程的数值模拟表明，与所有类似的表面自由流动的不稳定性相比，没有量的界面剪切速率可以导致不稳定性的小幅度饱和。因此，当剪切为零时，流动是稳定的，但是对于非零剪切速率，无论多小或多大（同时保持低于由蠕动流动的假设设定的上限），它将达到与基本值的大偏差--后者的量级或更大。据推测，这一演变所需的时间增长到无穷大的界面剪切力接近零。它被证实，小振幅饱和度的缺乏是不是一个奇异的零表面扩散系数的界面表面活性剂。
2006-10-27 nlin.CD nlin.PS physics.flu-dyn
Convective instabilities in two superposed horizontal liquid layers heated laterally
本文从理论上研究了由两个固体平面围成的、在水平温度梯度作用下的两个重叠的水平液体层的稳定性。假设液体与不可变形的界面不混溶。作用在系统上的力是浮力和界面张力。四个不同的流动模式和温度分布的基本状态。对二维和三维扰动的线性微扰分析揭示了三种模式的存在。根据两种液体的相对高度，预测几种情况：从冷到热区域的波传播，或在相反方向上传播的波或仍然静止的纵向辊。本文研究了三种不同的液体对在垂直梯度下的双层膜实验中的行为。的不稳定机制进行了讨论，并提供了一个定性的解释系统所表现出的不同行为。在某些构型中，有可能找到由两个具有不同频率和波数的霍普夫模式的相互作用产生的余维二点。这些结果表明，考虑两个液体层作为一个有趣的原型的波的传播和相互作用的研究中的贝纳德-马兰戈尼问题的背景下。
2003-08-21 physics.flu-dyn
The signature of laminar instabilities in the zone of transition to turbulence
我们证明了在边界层中的湍流斑的诞生的时空统计可以从过渡区中的宏观测量的平均行为定性地重建。\cite{vg04}中关于层流不稳定性的模式与湍流斑的产生之间存在联系的结论得到了加强。我们研究为什么不稳定性和过渡到湍流之间的关系是明显的，在某些情况下，似乎是完全不存在的。采用新型的元胞自动机对过渡区进行了模拟，并通过二次失稳分析得到了斑点的生成模式。集中故障的假设的有效性，根据该假设，大多数湍流斑点起源于一个特定的流向位置，进行了评估。所作的预测适合于直接的实验验证。
2006-02-01 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of compressible interfacial multiphase flows using a mass-momentum-energy consistent volume-of-fluid method
本研究开发了一种质量-动量-能量一致的VOF方法，用于可压缩界面多相流的直接数值模拟，该方法能精确解析激波与界面，并验证了其捕捉粘性和毛细效应的能力。
2023-11-14 physics.flu-dyn
Pressure-drop localization and momentum insulation in liquid-gas coexistence Poiseuille flow
Ibaraki University（茨城大学）；Kyoto University（京都大学）
研究绝热板间单组分流体在液气共存下的压力驱动泊肃叶流，通过体相方程识别极小无量纲参数，发现压差集中于界面区域且粒子流显著减弱，导致界面冷却。
2026-09-29 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Interfacial instability of liquid films coating the walls of a parallel-plate channel and sheared by a gas flow
本文研究了平行平板通道壁面液膜在压力驱动气流作用下沿通道中心剪切的稳定性。该膜容易受到长波长的不稳定性，其动态行为被发现-足够低的雷诺数和厚的气体层-由两个耦合的非线性偏微分方程描述。据我们所知，这种耦合的膜厚度的完全非线性方程没有推导出以前。在材料性质和初始未扰动液膜厚度相等的条件下进行的线性稳定性分析可以用来确定界面主要是由剪切应力的变化还是由作用在它们上的压力梯度的变化而不稳定。弱非线性方程的分析表明，对应于一个消失的雷诺数的不稳定性是缺席的系统。此外，对于这种配置，沿两个界面出现的图案被发现是相同的长时间限制，这意味着电影是完全同步的。一个不同的设置，其中的液体膜具有相同的材料特性，但它们的未受干扰的厚度不同，进行了数值研究。结果表明，即使对于这种配置的界面波保持相位同步和密切相关的参数范围很广。这些发现对于狭窄管道中的多相流特别相关，例如在呼吸系统或微流体通道中。
2016-04-20 nlin.PS physics.flu-dyn
Interfacial activity dynamics of confined active droplets
本文通过双通道显微实验与 Brinkman squirmer 模型，研究受限活性油滴的界面活性动力学，揭示了随液滴半径增大出现的涡流迁移、偶极-四极双稳态及多极模态转变，并阐明其源于胶束慢扩散与分子快扩散之间的时间尺度竞争。
2022-11-25 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A mesoscopic model for microscale hydrodynamics and interfacial phenomena: Slip, films, and contact angle hysteresis
我们提出了一个模型的基础上的格子玻尔兹曼方程，是适合于模拟动态润湿。该模型是能够表现出基本的界面现象，如弱吸附的固体基质上的流体和存在的薄表面膜内的分离压力的作用。该表面膜中的动力学与流体本体中的流体动力学紧密耦合，确定主要感兴趣的宏观性质：流体动力学滑移;平衡接触角;以及接触角的静态和动态滞后。流固相互作用的赝势由一个排斥核和一个可以独立调节的吸引尾组成。这使得能够有效地修改分离压力的函数形式，使得可以改变在呈现相同平衡接触角的表面上的静态和动态滞后。模型化的固体-流体界面是扩散的，由壁概率函数表示，其最终控制固体和流体相之间的动量交换。这种方法使我们能够有效地改变固体基底的给定润湿性（即静态接触角）的滑移长度。
2012-02-28 cond-mat.soft physics.comp-ph physics.flu-dyn
Morphological instabilities of stratified epithelia: a mechanical instability in tumour formation
复层上皮与其支持间质之间的界面通常呈现不规则形状。起伏在发育不良组织中特别明显，并且通常在癌中演变成长的指状突起。在先前的工作（Basan等人，物理修订信函106，158101（2011）），我们证明了由上皮细胞更新引起的恒定流动引起的粘性剪切应力引起的不稳定性可以驱动这种现象。虽然两种组织之间的界面张力以及基质的机械阻力倾向于保持平坦的界面，但是对于足够大的粘度、细胞分裂速率和上皮中分裂区域的厚度，会发生不稳定性。在这里，这项工作的扩展，上皮细胞分裂耦合到局部浓度的营养物质或生长因子从基质扩散。这通过类似于晶体生长的单扩散过程中的Mullins-Sekerka不稳定性的机制增强了不稳定性。此外，我们提出的粘弹性基质的广义情况下的不稳定性。
2013-06-24 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Running interfacial waves in two-layer fluid system subject to longitudinal vibrations
本文研究了两个水平不混溶流体薄层在高频水平振动作用下的界面波。能量泛函的变分原理可用于处理受振动作用的流体动力学系统中自由界面的准定态，它揭示了该系统中存在周期驻波和孤子。然而，这种方法并没有提供处理演化问题的常规方法：既不是稳定性问题，也不是与传播波相关的问题。在这项工作中，我们严格推导出系统中长波的演化方程，这原来是相同的“加”（或“好”）Boussinesq方程。用这些方程可以找到所有的时间无关的轮廓孤立波（立孤子是这些传播波的一个特殊情况），它存在于线性不稳定阈值以下;立孤子和慢孤子总是不稳定的，而快孤子是稳定的。依赖于初始扰动，不稳定孤子或者以爆炸的方式增长，这意味着在有限的时间内层破裂，或者分裂成稳定孤子。结果是在长波近似下导出的，作为平坦界面状态的线性稳定性分析[D. V. Lyubimov，A.A. Cherepanov，流体动力学，第21卷，849-854（1987）]揭示了薄层的不稳定性是长波长的。
2015-04-11 nlin.PS nlin.SI physics.flu-dyn
A Vortex Damping Outflow Forcing for Multiphase Flows with Sharp Interfacial Jumps
本文提出一种涡旋阻尼出流强迫项，用于抑制多相流出口处因尖锐界面跳变产生的扰动，可耦合固定压力边界模拟沸腾问题，并在Flash-X上验证了其准确性与稳定性。
2024-05-18 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Microscopic and Macroscopic Rayleigh-Benard Flows : Continuum and Particle Simulations, Turbulence, Fluctuations, Time Reversibility, and Lyapunov Instability
我们讨论的不可逆性，非局部性，和波动，以及Lyapunov和流体动力学不稳定性特征原子，光滑粒子，和有限差分解决方案的二维瑞利-贝纳德问题。为了加快数值分析，我们控制的瑞利数的时间依赖性，以便包括许多不同的流动形态在一个单一的模拟。这些计算算法的相对简单的性质和丰富的结果，他们可以产生这样的研究和他们的解释特别适合研究生水平的研究。
2012-05-21 cond-mat.stat-mech nlin.CD physics.flu-dyn
Interfacial instability as a trigger for dryout inception in two-phase CO2 flow
University of Bath（巴斯大学）；Istituto Nazionale di Alta Matematica “F. Severi”（高等数学研究所“F.塞韦里”）；University of Naples Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；University of Bergamo（贝加莫大学）
研究通过分析两相环形流中界面不稳定性的触发机制，揭示干熄现象的起因，利用数学模型和线性理论探讨界面稳定性，通过数值计算验证临界蒸汽质量与实验数据一致。
2026-03-24 math-ph math.MP physics.flu-dyn
On well-posedness of variational models of charged drops
众所周知，带电液体易于发生各种界面不稳定性，从而导致表观界面奇异性和液体破碎的发生。在导电液体的情况下，描述平衡界面配置和不稳定性的开始的基本模型之一假设液体是等电位的，并将这些配置解释为由表面能和静电能之和组成的能量的局部最小值。在这里，我们表明，令人惊讶的是，这个经典的几何变分模型在数学上是不适定的，而不管液体带电的程度。具体来说，我们证明了一个孤立的球形液滴是永远不会本地极小，无论多么小的是液滴上的总电荷，因为能量总是可以降低一个光滑的，任意小的变形液滴的表面。这与实验观察结果形成鲜明对比，实验观察结果表明，为了使球形液滴不稳定，需要临界量的电荷。我们讨论了几种可能的正则化机制所考虑的自由边界问题，并认为适定性可以恢复列入熵的影响，导致有限的自由电荷屏蔽。
2016-02-23 math-ph math.AP math.MP
