Shock-capturing particle hydrodynamics with reproducing kernels
University of Hamburg（汉堡大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本文提出一种基于重构核的冲击捕捉粒子流体力学方法，通过Roe求解器和线性重构核实现高精度模拟，适用于复杂冲击波和涡旋生成问题。
2025-05-13 astro-ph.IM physics.flu-dyn
Morphology of Shocked Lateral Outflows in Colliding Hydrodynamic Flows
发生在原恒星喷流等现象中的超音速相互作用流会引起强烈的激波，并已在几个实验室实验中得到证实。为了研究这种碰撞流，我们使用AstroBEAR AMR代码进行三维流体动力学模拟。为了研究由两个不一定对称的高超音速流之间的碰撞形成的弓形激波的传播和锥形形状，我们引入了碰撞流的密度、速度和横截面半径等流动参数的变化。我们发现，相互作用区域的运动是由两个流之间的冲压压力的不平衡驱动的，而弓形激波的圆锥形结构是当流具有不同的横截面时，从水平方向偏转的受冲击的横向流出（SLO）的结果。
2022-12-11 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Shock-driven hydrodynamic instability induced by particle seeding
我们报告了一个实验观察的不稳定性气体的恒定密度（空气）的初始非均匀播种的小液滴，发展作为一个平面冲击波通过的气体-液滴混合物。通过将与乙二醇液滴预混合的缓慢移动的空气射流垂直喷射到激波管的测试段中来产生播种不均匀性，其中激波平面平行于射流的轴线。在激波通过后，我们观察到在垂直于该轴的平面内两个反向旋转的旋涡的发展。我们观察到的不稳定性的物理机制是多相流所特有的，其中冲击加速度导致第二（嵌入）相相对于嵌入介质移动。在足够的接种浓度下，这导致包埋相的夹带，其获得依赖于初始接种的相对速度，从而导致流中的涡流形成。
2010-11-07 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Hydrodynamic Shock Wave Studies within a Kinetic Monte Carlo Approach
通常采用动力学方法来模拟过于稀薄而不能用纳维-斯托克斯方程描述的系统的动力学。然而，一般来说，它们在计算上过于昂贵，不能应用于由连续流体动力学控制的系统。在本文中，我们介绍了一个大规模并行化的测试粒子为基础的动力学蒙特卡罗代码，能够模拟相空间演化的任意大小的系统，是自由移动的连续极限。使用粒子的平均自由程，这是相对于模拟系统的特征长度尺度小，我们检索连续的行为，而非平衡效应时，观察到的平均自由程增加。为了证明我们的代码再现流体动力学解决方案的能力，我们应用经典的流体动力冲击问题的测试套件。使用数以千万计的测试粒子的模拟被发现再现解析解。
2014-04-17 astro-ph.IM physics.flu-dyn
Novel Hydrodynamic Schemes Capturing Shocks and Contact Discontinuities and Comparison Study with Existing Methods
提出无需人工参数的 GDISPH 流体动力学格式，通过将 Riemann 求解器整合至 DISPH 中，有效处理激波与接触不连续性，标准测试表明其优于现有方法且不引入额外数值扩散。
2024-02-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Shock Waves in Dense Hard Disk Fluids
由碰撞硬盘（2D）或硬球（3D）组成的介质是气体、液体和颗粒介质的集体流体动力学描述的良好近似。本文在连续和离散粒子两种描述下，研究了二维硬盘介质的可压缩流体动力学和冲击动力学。对于连续介质描述，利用Helfand状态方程得到了无粘流体动力学描述、激波Hugoniot、等熵指数和激波跳跃条件的封闭解析表达式。封闭形式的分析解决方案使我们能够获得物理洞察力的作用，材料的密度对其压缩性，即如何在机械载荷下压缩介质和维持波动。此外，预测被发现与使用事件驱动分子动力学方法的计算，涉及30,000个粒子在整个范围内的压缩性跨越稀释的理想气体和液相非常一致。在所有的情况下，人们发现，由活塞运动传递到传播激波后面的热化介质的能量是准独立的介质的填充分数，随着激波马赫数的增加，校正消失。
2011-08-03 physics.flu-dyn
Solutions of the converging and diverging shock problem in a medium with varying density
本文研究变密度介质中Guderley问题的汇聚与发散激波自相似解，重点分析反射激波系数，并通过与拉格朗日模拟对比验证了解析解的准确性，可用于代码验证。
2023-05-25 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
Significance of secondary baroclinic hydrodynamic instability on mixing enhancement in shock-bubble interaction
本文通过高分辨率数值模拟研究激波-气泡相互作用中的二次斜压流体动力学不稳定性，提出二次斜压涡量数表征其强度，并揭示混合率与SBV数平方成正比的标度行为及其与高雷诺数不稳定流动的机制差异。
2025-07-02 physics.flu-dyn
Hydrodynamic Interaction of Strong Shocks with Inhomogeneous Media - I: Adiabatic Case
许多天体物理流发生在非均匀（clusified）介质中。我们目前的结果的数值研究的稳定，平面冲击相互作用的嵌入圆柱形云系统。我们的研究使用二维几何。我们的数值代码使用自适应网格细化，使我们能够在最大和最小尺度上实现足够高的分辨率。我们忽略任何辐射损失、热传导和引力。模拟的详细分析表明，嵌入的不均匀性与冲击/震后风的相互作用主要取决于云层的厚度和在层中的云的安排。云的总质量和单个云的总数不是一个重要的因素。我们定义了两类云分布：薄和厚层。我们定义的临界云分离沿流动方向和垂直于它区分云的演变的相互作用和非相互作用的制度。最后，我们讨论了在这样的系统中的质量加载和混合。
2001-09-18 astro-ph physics.flu-dyn
Hydrodynamic Waves in Regions with Smooth Loss of Convexity of Isentropes. General Phenomenological Theory
等熵体凸性光滑损失区域的流体力学波的一般唯象理论是基于大多数介质在p-V平面上的这些区域非常小这一事实而发展起来的。因此，这种波通常很弱，可以用类似于压缩的弱激波的方式来描述。推导并分析了相应的广义Burgers方程。得到了定常稀疏激波方程的精确解，并进行了讨论。
2001-01-30 nlin.PS physics.flu-dyn
Shock Waves in a Superfluid with Higher-Order Dispersion
高阶色散可以导致有趣的动力学，正成为现代流体力学研究的焦点。这样的系统自然地发生，例如在浅水波和非线性光学中，已经确定了几种类型的新型色散激波结构。在这里，我们介绍了超冷原子作为一个可调的量子模拟平台的高阶系统。简并量子气体是超流体中色散流体力学实验研究的良好控制模型系统，并已被用于研究涡旋、孤子、色散激波和量子湍流等现象。随着拉曼诱导的自旋轨道耦合的出现，稀释气体玻色-爱因斯坦凝聚体的色散可以以灵活的方式进行修改，允许更高阶的色散动力学的详细调查。在这里，我们提出了一个相结合的实验和理论研究在这样的系统中产生的冲击结构。自旋-轨道耦合对伽利略不变性的破坏使得两种不同类型的激波结构可以同时出现在一个系统中。数值模拟表明，这些激波结构的行为的影响与涡的相互作用的方式让人想起新兴的粘性流体动力学由于在系统中的底层量子湍流。这一结果表明，自旋轨道耦合可以作为一个强有力的手段来调谐的有效粘度冷原子实验作为湍流流体动力学的量子模拟器，从凝聚态和光学的量子模拟的中子星的应用。
2020-04-02 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.flu-dyn
Dispersive shock waves and modulation theory
无耗散/色散介质的流体动力学在物理和数学上越来越受到人们的关注。自从G.~ B.~惠瑟姆的开创性出版物50年前，迎来了数学研究的色散流体力学，有一个显着的机构的工作在这一领域。然而，一直没有全面的调查领域的色散流体动力学。利用Whitham的平均理论作为主要的数学工具，我们回顾了丰富的数学发展，在过去的五十年里，重点是物理应用。色散流体动力学系统中最基本的大尺度相干激发是一种膨胀的、振荡的色散激波或DSW。在单向（Korteweg-de Vries方程）和双向（非线性薛定谔方程）色散流体力学的通用、可积和基础模型的背景下，详细分析了DSW的宏观和微观特性。一个DSW拟合过程，不依赖于可积结构，但揭示了重要的宏观DSW属性。DSW理论然后被应用到许多物理应用中：超流体、非线性光学、微物理学和流体动力学。最后，我们回顾了一些最新的发展，包括非经典DSW、DSW相互作用、扰动和非均匀环境中的DSW以及二维倾斜DSW。
2016-04-12 nlin.PS nlin.SI physics.flu-dyn
Solitonic dispersive hydrodynamics: theory and observation
色散介质中普遍存在的非线性波包括局域孤子和扩展的流体力学状态，如色散激波。尽管它们在物理上的突出地位以及对每一个单独进行的深入理论和实验研究的发展，但缺乏孤立子和色散流体力学的实验和统一理论。本文介绍了一种广义孤子平均场论，并将其用于描述宏观流体动力学流中孤子的传播。确定了两个普遍的绝热运动不变量，预测流体动力学状态的孤子捕获或传输。孤子入射到光滑的膨胀波或压缩的、快速振荡的色散激波上的结果是相同的，这种效应称为流体动力学互易性。粘性流体管道上的实验定量地证实了孤子平均场论对非线性光学、超流体、地球物理流体和其他色散流体动力学介质具有更广泛的意义。
2018-03-01 nlin.PS physics.flu-dyn
Suppression of Richtmyer-Meshkov instability via special pairs of shocks and phase transitions
经典的Richtmyer-Meshkov不稳定性是一种流体动力学不稳定性，描述了冲击载荷作用下界面的演化。与其他流体动力学不稳定性（如瑞利-泰勒不稳定性）相比，它是无条件不稳定的：无论激波通过的方向如何，任何与平坦界面的偏差都会被放大。在这篇文章中，我们表明，负阿特伍德数，存在特殊的序列的冲击，导致几乎完美的抑制不稳定性的增长。我们证明了这一原则的计算和实验与阶梯传单和相变材料。一个有趣的直接推论是，在特定情况下，相变材料可以自抑制RMI。
2023-03-23 cond-mat.other physics.flu-dyn
High-order Discontinuous Galerkin hydrodynamics with sub-cell shock capturing on GPUs
针对传统高阶DG方法激波处理短板，本文提出带人工/物理粘性的亚单元激波捕捉方案，在GPU上实现了高精度、高可扩展的流体动力学求解，在光滑流和湍流问题中验证了精度优势。
2023-05-04 astro-ph.IM physics.flu-dyn
