Shape dynamics of a red blood cell in Poiseuille flow
我们使用数值模拟来研究红细胞（RBC）在无约束和约束Poiffille流中的动力学。以前的数值研究与3D囊泡表明，拖鞋的形状在实验中观察到的高毛细管数可以归因于由于在较高的粘度对比度的壁推和向外迁移的趋势的相互作用的双稳态。在本文中，我们研究了这种向外迁移和双稳态使用数值模拟的3D胶囊和提供相图的红细胞动力学和无粘度对比。我们观察到一个双稳态的拖鞋和羊角面包在限制Poietille流的粘度对比，在实验中观察到。
2022-03-21 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Symmetric drainage flow of a compressible fluid from a fracture: analytical solution and slip-like flow rate
基于线性化的可压缩纳维-斯托克斯方程和无滑移条件，研究了可压缩流体从狭长通道裂缝中的对称泄流问题。利用Helmholtz分解定理将速度场分解为无旋部分和螺线管部分。无旋速度由流体的体积膨胀驱动，而螺线管速度的作用是强制总速度的无滑移条件，并且它对质量流率没有贡献。据发现，在大的时候，这种无滑移流表现出一个依赖于时间的类滑移质量流率线性正比于通道间隙，而不是从Poiquilille型的流动间隙的立方幂。排液速率也与运动粘度成比例，这与具有与运动粘度的倒数成比例的排液速率的Poiquilille型流动相反。相同的排出速率公式也适用于来自半密封微通道的排出流。
2018-04-21 physics.flu-dyn
Inertial migration of an electrophoretic rigid sphere in a two-dimensional Poiseuille flow
在这项工作中，我们分析了惯性迁移的电泳粒子在2-D Poiffille流与电场施加平行的墙壁。对于薄的双电层，颗粒沿着所施加的电场的方向表现出滑动驱动的动电运动，这导致颗粒领先或滞后于流动（取决于其表面电荷）。由这种滑移驱动运动引起的流体扰动的特征在于快速衰减的源偶极场，其改变了粒子上的惯性升力。我们用功的互等定理确定这个惯性升力。假设没有壁效应，我们推导出一个分析表达式的phoretic-lift捕获修改的惯性升降机由于电泳。我们还考虑了墙壁的影响，发现解析表达式是有效的远离墙壁。我们发现，对于一个领先的粒子，phoretic-lift的行为对高剪切的区域（即墙壁），而相反的是真实的一个落后的粒子。使用数量级分析，我们得到不同的组件，有助于惯性力和分类的基础上，它们出现的相互作用。我们表明，占主导地位的贡献phoretic-lift源于相互作用的滑移驱动的源偶极场与应力场（产生由于粒子的电阻应变的背景流）。此外，为了对比滑移驱动现象和力驱动现象对惯性迁移的影响，我们还研究了非中性浮力粒子。结果表明，重力效应主要是通过背景切变与浮力诱导的斯托克斯莱特场的相互作用来改变惯性升力的。
2019-06-09 physics.flu-dyn
Effect of surfactant concentration and interfacial slip on the flow past a viscous drop at low surface Péclet number
本文研究了在低表面Péclet数限制的任意非定常Stokes流中，当界面完全被表面活性剂的停滞层覆盖时粘性液滴的运动。还考虑了界面滑移系数对流场行为的影响。流体动力学问题是解决的螺线管分解法和阻力计算法克森的法律使用的扰动ananastrance在幂的表面Péclet数。液滴迁移速度的解析表达式也得到了幂的表面Péclet数。进一步的情况下，对应于一个给定的环境流均匀流，库埃特流，Poietille流进行了分析。此外，它被观察到，一个表面诱导的横向流迁移的液滴发生向中心线在Couette流和Poiffille流的情况下。计算了不同参数（如Péclet数、Marangoni数等）下拖曳力和迁移速度的变化。
2016-09-12 physics.flu-dyn
Non-Equilibrium Molecular Dynamics Simulation of Poiseuille Flow in a Carbon Nanochannel
采用分子动力学模拟（MDS）方法对窄缝通道内的Poillille流动进行了数值模拟。通过将流体粒子嵌入均匀力场中，模拟了碳纳米管通道中液态氩的Poillille流动。研究了通道内的密度、速度和温度分布。当颗粒将被插入到流中时，预计流的动力学将取决于所选择的恒温器。为了获得更均匀的温度分布在整个通道，我们使用局部恒温器附近的墙壁。结果表明，滑移速度、滑移长度和滑移速度随驱动力的变化而变化。
2017-08-16 physics.atm-clus physics.chem-ph physics.flu-dyn
The effect of interfacial slip on the motion and deformation of a droplet in an unbounded arbitrary Stokes flow
本文研究了当两种液体之间的界面存在滑移时，悬浮在无界流体中的液滴的运动和变形。在界面处的边界条件被占通过一个简单的Navier滑移条件。对于任何任意施加的流场，考虑滑移对液滴的速度和形状变形的影响，导出表达式，并且对于剪切流和Poillille流的特定情况，给出了结果，其中Hetsroni和Haber（J. Fluid Mech.，1970年，第41（04）卷，第41页。689-705）;以及Ramachandran和Leal（J. Rheol.，2012年，第56（6）卷，第56页。1555-1587）作为我们的一般表达式的限制情况。对Faxén定律的修正也是从上述角度提出的。
2015-03-29 physics.flu-dyn
Dynamics of an internally actuated elastic particle in a plane Poiseuille flow
Indian Institute of Technology, Ropar（印度理工学院卢帕尔分校）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
该研究在斯托克斯极限下解析分析平面泊肃叶流中内部驱动弹性粒子的动力学，推导外力外力矩至O(α²)阶，发现其侧向迁移方向与液滴、胶囊等不同，存在远离中心线的稳定平衡位置。
2026-08-25 physics.flu-dyn
Slip Effects in Compressible Turbulent Channel Flow
本文对两块温度相等、方向相反的平行平板间的可压缩充分发展湍流Couette流动进行了直接数值模拟。该算法进行了测试，众所周知的不可压缩Poietille通道流的数值解，并发现提供其良好的描述。在所研究的流动中的滑移效应被发现是可以忽略不计的小值的速度和温度的顺序的单位的调节系数。发现随着温度调节系数的减小，平均温度显著增加。对于流动气体、表面气体和吸附气体的某些组合的可压缩紊流边界层的热交换问题，这种效应可能是重要的。
2012-10-08 physics.flu-dyn
A critical-layer instability of structural acoustic wall modes in a two-flexible-plate channel with Poiseuille flow: closed-form low-Mach corrections and parity-protected absorption
Birla Institute of Technology and Science Pilani（比拉理工学院皮拉尼校区）
本文研究带泊肃叶流动的双柔性板通道中结构声壁模的临界层不稳定性，推导闭式低马赫数修正，发现对称模式为对流不稳定、反对称模式受宇称保护不被吸收，该不稳定性与托尔明-施利希廷等机制不同。
2026-10-09 physics.flu-dyn
Discrete Boltzmann method with Maxwell-type boundary condition for slip flow
微通道内气体流动的稀薄效应十分显著，传统的流体力学模型不能很好地描述。离散Boltzmann模型（DBM）继承了Boltzmann方程固有的动力学性质，具有研究较宽Knudsen数范围内流动的潜力。对于DBM来说，具有合适的动力学边界条件是捕捉速度滑移和Knudsen层流动特性的关键。本文提出了一种DBM结合Maxwell型边界条件的滑移流模型。引入切向动量调节系数，实现了气-壁相互作用模型。在不同的努森数和调节系数下，速度滑移和努森层都能得到很好的描述。通过对库埃特流和普瓦耶流两种滑移流的数值模拟，验证了模型的正确性。为了动态地比较不同模型的计算结果，阐明了硬球模型中克努森数定义与BGK模型中克努森数定义的关系。
2017-10-24 physics.flu-dyn
Purely elastic linear instabilities in parallel shear flows with free-slip boundary conditions
我们进行了线性稳定性分析的粘弹性平面Couette和平面Poiffille流与自由滑移边界条件。流体由Oldrophil-B本构模型描述，并且流动由合适的体积力驱动。我们发现，这两种类型的流动成为线性不稳定，我们的空间结构的不稳定模式。通过执行边界条件同伦从自由滑到无滑移边界，我们证明了不稳定的模式是直接相关的无滑移问题的最不稳定的模式，不稳定的自由滑的情况下。我们讨论了如何我们的意见可以用来研究最近发现的纯弹性湍流平行剪切流。
2021-09-21 physics.class-ph physics.flu-dyn
Dynamics of laminar and transitional flows over slip surfaces: effects on the laminar-turbulent separatrix
本文用直接数值模拟的方法研究了滑移面对平面Poillille流层流-湍流分界线的影响。湍流寿命，湍流持续的可能性，研究过渡流与各种滑移长度。与无滑移情况相比，滑移面降低了持续湍流的可能性，并且随着滑移长度的增加，可能性进一步降低。采用纳维-斯托克斯方程的非线性行波解（也称为精确相干解），对滑移面对湍流转捩的影响进行了确定性分析。使用了两个解族，称为P3和P4，因为它们的下分支解嵌入层流和湍流的吸引盆的边界上（Park & Graham 2015）。此外，它们表现出不同的流动结构-P3和P4分别表示为核心模式和临界层模式。滑移面对解的影响通过摩擦力演化、线性增长率和过渡轨迹的相空间投影来观察。滑移面改变过渡动力学的核心模式，但相当大的临界层模式。最重要的是，滑移面促进不同的过渡动力学-早期和旁路样过渡的核心模式和延迟和H-/K型的临界层模式的过渡。时空和象限分析的基础上，它被发现，滑移面促进流行的强壁向运动（掠样事件）靠近涡核通道中心附近，诱导早期过渡，而持续的喷射事件存在于该地区的$Λ$形涡核靠近临界层，导致延迟过渡。
2020-04-02 physics.flu-dyn
Effect of a surface tension gradient on the slip flow along a superhydrophobic air-water interface
超疏水表面已被证明产生显着的阻力减少在层流和湍流通过引入表观滑移速度沿空气-水界面被困在表面粗糙度。在本研究中提出的实验中，我们证明了存在的表面张力梯度与所得的马兰戈尼流沿空气-水界面，导致滑移速度和滑移长度显着减少。在这项研究中，沿毫米大小的空气-水界面的滑移速度进行了实验研究。这种大规模的空气-水界面促进了详细的调查的界面速度分布的流速，界面曲率和界面几何形状的变化。对于空气-水界面支持以上连续的凹槽（同心环内的扭转剪切流），其中没有表面张力梯度存在，滑移速度高达30%的体积速度进行了观察。然而，对于支持以上的不连续的凹槽（矩形通道Poietille流）的空气-水界面，表面张力梯度的存在下，降低了滑移速度，并在某些情况下导致界面速度，这是相反的主流方向。在翼展方向上的空气-水界面的曲率被发现支配的界面流动剖面的细节与反向流动的界面的中心的凹面和凸面沿外部的界面。空气-水界面的偏转也被发现极大地影响滑移的大小。沿空气-水界面施加相对小的表面张力梯度的数值模拟能够预测沿空气-水界面的减小的滑移速度和回流。
2018-03-30 physics.flu-dyn
Charge-dependent slip flow of ionic liquids through the non-uniform microfluidic device: pressure drop and electroviscous effects
本文研究了对称（1：1）电解质液体通过均匀带电狭缝收缩-膨胀（4：1：4）微流控装置的稳态压力驱动层流中存在电荷相关滑移时的电粘滞效应。数学模型包括泊松，能斯特-普朗克，纳维尔-斯托克斯，和电流连续性方程数值求解使用有限元法（FEM）。流场（电势，电荷，感应电场强度，压降和电粘性校正因子）已获得，并提出了广泛的参数，如反德拜长度（K=2-20），表面电荷密度（S=4-16）和滑移长度（$0\le B_0\le 0.20$）在固定施密特数（Sc=1000）和低雷诺数（Re=0.01）。流场表现出复杂的依赖于控制参数。与无滑移条件相比，电荷依赖滑移进一步增强了依赖性的复杂性。相对于无滑移流动，在条件范围内，总电势（$|ΔU|$）最大增加78.68%，并且压降（$|ΔP|$）最大减小63.42%。在无滑移（$B_0=0$）条件下，电粘性修正因子（$Y=$表观粘度与物理粘度之比）增加了33.58%。它（$Y$）最大增加72.10%，为电荷相关的滑移比在无滑移流的条件下考虑的范围。基于均匀截面上的Poiffille流动和薄孔板的压力损失，建立了一个简单的电粘性流动压降的分析模型。该模型从数值上高估了2 - 4%的压降。最后，预测关系，描绘的功能依赖于控制参数的数值结果，为他们的实际使用中的微流控器件的设计和工程。
2022-06-05 physics.flu-dyn
Vesicle Dynamics in a Confined Poiseuille Flow: From Steady-State to Chaos
红细胞（RBC）是血液的主要成分，血液的流动由RBC的流动决定。我们采用囊泡，其中包括封闭的双层膜包围的流体，作为一个模型系统，以研究红细胞的行为下，一个封闭的Poillille流。我们广泛地探索两个主要参数：i）通道内囊泡的限制程度，和ii）流动强度。丰富而复杂的动态囊泡揭示了从稳态形状（降落伞和拖鞋的形式）到混沌动力学的形状。混沌通过囊泡形状的多个周期性振荡的级联发生。我们总结了我们的结果在参数平面（限制程度，流动强度）的相图。这一发现突出了在小雷诺数下流动的囊泡的复杂性水平，其中在没有囊泡的情况下流动是层流的，并且由于囊泡的弹性可以呈现湍流。
2014-09-09 cond-mat.soft nlin.CD physics.bio-ph
Slip behavior during pressure driven flow of Laponite suspension
以Laponite悬浮液为模型触变流体，研究了压力驱动下的管流。通过加入氯化钠盐以改变离子强度来控制悬浮液老化的趋势。我们使用注射泵来规定流量，并观察到获得了稳态流量。不寻常的是，保持恒定流速所需的稳态压降随着流速的增加而降低，这与Poiffille流的预期形成了质的对比。我们表明，通过改变流速，盐浓度，和流动的几何形状（管道直径和长度）得到的实验结果可以崩溃到一个单一的通用曲线，可以合理化，通过调用滑移的悬浮液在管壁。Laponite悬浮液表现出塞状流动，在管壁处屈服。结果表明，滑移长度与流量成线性关系，与管径成反比。
2021-05-05 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Low-order reaction-diffusion system approximates heat transfer and flow structure in annular convection
本文从Navier-Stokes-Boussinesq方程推导出低阶反应-扩散系统，用于近似环形自然对流的热传递与边界层结构，并通过渐近分析预测Nu∝Ra^{1/4}的幂律关系，与DNS结果在多个数量级上吻合。
2025-07-23 physics.flu-dyn
Stability of an inviscid flow through a tube with porous wall
本文采用非定常Darcy方程研究了圆柱形多孔壁无粘流在非轴对称扰动下的时间稳定性。通过对多孔层扰动方程的积分，导出了流体与多孔层之间的扰动能量交换项的表达式，并利用该表达式证明了上述命题。通过圆柱形几何形状的流动中的不稳定性的存在的必要和充分条件被证明是$\frac{d}{dr} \left( \frac{r \frac{dV}{dr}}{n^2+k^2 r^2} \right) (V-V_I)<0$在流动中的某处，其中$V$和$V_I$是轴对称的基态速度分布和速度在流体-多孔层界面，分别。参数$k$和$n$分别是轴向和方位波数。此外，相位速度（$c_r$）和增长率（$k c_i$）的界限推导。推导出的命题是用来确定滑动库埃特，环形Poietille，哈根Poietille流与多孔壁的稳定性。分析表明，第一次，存在轴对称（$n=0$）和非轴对称（$n\neq 0$）模式的不稳定性在所有三个流。通过无孔壁管的Hagen-Poiffille流是线性稳定的。因此，这里预测的不稳定性仅仅是由于壁的多孔性质。预测的不稳定性的机制是流体和多孔层之间的扰动能量的交换。
2023-01-05 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Asymmetric velocity boundary conditions lead to zonal flow in centrifugal convection
Tsinghua University（清华大学）
本研究通过二维模拟揭示了不对称速度边界条件对离心对流中区带流动形成的影响，并发现区带流动具有弱热传递和强各向异性特征。
2026-01-29 physics.flu-dyn
High-order lattice Boltzmann models for wall-bounded flows at finite Knudsen numbers
我们分析了大量的高阶离散速度模型求解有限Knudsen数流动的Boltzmann-BGK方程。使用Chapman-Enskog形式主义，我们证明了等温流动的关系，识别低马赫数的解决流态。虽然高阶格子玻尔兹曼模型恢复流态超出了纳维尔-斯托克斯水平，我们观察到几个模型的参考结果显着偏差。我们发现这是由于他们不能准确地恢复麦克斯韦边界条件造成的。通过使用气体-表面相互作用的补充条件，它示出了如何系统地生成离散的速度模型的任何顺序与固有的能力，以满足扩散麦克斯韦边界条件准确。高阶求积和边界条件的精确表示对于获得可靠的结果至关重要。对于Poiffille流，我们可以再现质量流量和滑移速度的克努森数为1。此外，对于小的Knudsen数，Knudsen层的行为恢复。
2015-10-29 physics.flu-dyn
Statics and dynamics of fluids in nanotubes
本文旨在用连续介质力学的方法研究纳米管的静力学和动力学。根据壁的物理化学特性和与流体的液体和蒸汽母体相关联的分离压力，纳米管可以仅填充有液相或气相，而与外部母体的性质无关。在动力学中，通过纳米管的流动可能比经典的Poiffille流动更重要。当外部母体为蒸汽时，流动可以比不存在壁面滑移时的经典流动大一百万倍。
2013-11-10 cond-mat.soft math-ph math.MP
Computational Rheometry of Yielding and Viscoplastic Flow in Vane-and-Cup Rheometer Fixtures
一个平面的二维计算分析，以符合传统的和分形的杯形叶片的几何形状，简单的粘塑性流体的准确的流变仪和无滑移。基于自适应增广拉格朗日格式的数值模拟被用来研究在宽范围的宾汉数B（即屈服应力与特征粘性应力的比率）下，N=3至24个臂的叶片工具内和周围的屈服应力流体的二维流场。这允许精确计算具有各种几何形状的叶片周围的速度和应力场，以及直接与流变仪测量的输出扭矩的实验观察结果进行比较，揭示变化和误差的来源。我们描述了叶片结构对流体速度场的影响，从显著扰动远离理想方位运动学的流的少臂十字形叶片（N < 6）到内部结构特征被屈服面成功“掩盖”的多臂分形叶片（N > 12）。这导致粘塑性流体的几乎圆形环的剪切，其与围绕无滑动旋转圆柱形摆锤变形的流体的环形环不可区分，并且导致材料流动曲线的更精确的流变测量。此外，在直接与以前的文献中的数据进行比较，我们表明，叶片表面上的滑动条件不影响速度场或测量的总扭矩T，而光滑的外壁上的滑动条件对数据有显着的影响，即使使用叶片的几何形状。最后，我们描述的影响叶片地形和宾厄姆数，B，上测得的扭矩和流变精度的杯形叶片的几何形状为“简单”（非弹性）屈服应力流体描述的宾厄姆塑料或赫歇尔-Bulkley本构模型。
2022-07-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Viscoplastic flow in an extrusion damper
采用有限体积法对挤压阻尼器内的流动进行了数值模拟。阻尼器被假定为由一个轴，有或没有一个球形的凸起，轴向振荡的包含与宾汉型粘塑性材料填充的圆柱。研究了阻尼器对正弦位移的响应。在无凸起的情况下，配置是众所周知的盖子驱动腔问题的环形模拟，但与正弦曲线，而不是恒定的盖子速度。将Navier滑动应用于轴表面，以将反作用力限制为有限值。从一个基本的情况下，几个问题的参数依次改变，以研究粘塑性，滑移，阻尼器的几何形状和振荡频率的阻尼器响应的影响。结果表明，与牛顿流相比，粘塑性使阻尼力对轴速度不太敏感，这通常是理想的阻尼特性。凸起主要通过在自身两侧产生压差来增加阻尼器上所需的力;凸起和壳体之间的间隙越小，压差越大。在高屈服应力或滑移系数下，由于轴-流体界面处的滑动摩擦而发生的能量耗散的量明显增加。在低频时，流动处于准稳态，以粘塑性力为主，而在高频时，流体动能的储存和释放也进入能量平衡状态，从而产生滞后效应。
2016-05-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Boundary conditions and polymeric drag reduction for the Navier-Stokes equations
减小管槽湍流的壁面阻力是一个具有重要实际意义的问题。在工程应用中，末端官能化的聚合物链通常用作减阻剂。这些是漂浮在溶剂中的聚合物，并且在其链端之一处附着（通过吸附或通过不可逆的化学结合）到基底（壁）。我们提出了一个PDE模型来研究这种设置在简单的设置，其中溶剂是一个粘性不可压缩的Navier-Stokes流体占据了大部分的光滑域$Ω\subset \mathbb{R}^d$，和壁接枝聚合物是在所谓的蘑菇制度（典型的聚合物长度的顺序上的聚合物间的间距）。聚合物的微观描述通过流体的壁切向应力上的动态边界条件进入流体运动的宏观描述，这类似于（但不同于）依赖于历史的滑移长度。我们建立了二维空间中强解的整体适定性，并证明了强Euler解的无粘极限以速率成立。壁面摩擦系数$\langle f\rangle$和总能量耗散$\langle \varepsilon\rangle$与雷诺数$Re$成反比。该比例对应于层流摩擦系数$\langle f\rangle \sim1/ Re$的Poiffille定律，从而量化了我们设置中的减阻。这些结果与没有聚合物添加剂的物理边界的结果形成鲜明对比，无滑动条件，其中即使在二维中也没有这样的结果是通常已知的。
2021-06-04 math-ph math.AP math.MP
Rheology of mobile sediment beds sheared by viscous, pressure-driven flows
我们提出了一个详细的比较剪切沉积物床的流变行为的压力驱动，直通道配置的基础上产生的数据，通过完全耦合，颗粒分辨直接数值模拟和实验测量reviously出版的Aussillous { \it等人}。(J.流体机械：第736卷，2013年，pp. 594-615）。高分辨率的模拟数据允许计算悬浮液在流向和垂直方向上的应力平衡以及流体和颗粒相之间的应力交换，这是推断流变学所需的信息，但迄今为止在实验中无法获得。应用这一知识的实验和数值数据，我们得到的纵向稳定，深度分辨的相关流变量的配置文件。流变量，如剪切粘度和法向粘度和有效摩擦系数的缩放行为进行检查和比较，来自流变实验和广泛使用的流变相关性的数据。我们表明，流变性能，以前已经推断出的环形Couette型剪切流中性浮力颗粒仍然持有我们的设置的沉积物输运在Poietille流和密集的制度，我们发现很好的协议与经验关系从中得出。将总应力从颗粒接触和流体动力学细分为多个部分，表明临界颗粒体积分数为0.3，以将致密区与稀区分开。在稀释状态下，即，在输沙层，多孔介质屏蔽了长程水动力相互作用，有效粘性服从爱因斯坦关系。
2021-03-16 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.geo-ph
Modelling turbulent flow of superfluid $^4$He past a rough solid wall in the $T = 0$ limit
University of Manchester（曼彻斯特大学）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
研究超流$^4$He在$T=0$极限下通过粗糙壁的湍流流动，利用涡旋线模型分析涡旋团形成及摩擦力特性，揭示极化超量子湍流的生成机制。
2024-02-14 cond-mat.other physics.flu-dyn quant-ph
