Reynolds number effects on surface-induced secondary flows in turbulent boundary layers
本研究通过实验测量，揭示了摩擦雷诺数对三维湍流边界层中由展向表面非均匀性诱导的二次流的影响，发现二次流在特定尺度处具有稳健谱特征，并影响超大尺度运动，为阻力控制和表面设计提供新见解。
2025-03-27 physics.flu-dyn
Progressive augmentation of Reynolds stress tensor models for secondary flow prediction by computational fluid dynamics driven surrogate optimisation
本研究提出基于Kriging的仿真驱动代理优化方法，渐进增强$k-ω$ SST湍流模型的二次流预测能力，同时保留其通道流原有性能，在未见过的算例中显著提升预测精度，兼顾求解器鲁棒性。
2023-11-03 physics.flu-dyn
Experimental observation of the steady - oscillatory transition in a cubic lid-driven cavity
粒子图像测速技术应用于立方体中的盖驱动流，以验证数值预测的定常振荡转变比以往观察到的雷诺数低。实验结果与数值模拟结果一致，表明在中平面内的基准二维流动上存在大振幅的振荡运动。在出现振荡的临界雷诺数和频率的值，以及类似的振荡振幅的空间分布得到了很好的协议。
2011-07-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Early onset of secondary shear instability in Kelvin-Helmholtz braids at high Reynolds number
研究高雷诺数下凯尔文-赫姆霍兹辫状结构中二次剪切不稳定性早期出现的机制，通过改进经典分析并引入新的稳定性判据，揭示了不稳定性早期发展的原因及粘性对混合过程的影响。
2026-04-17 physics.flu-dyn
Experimental investigation of ridge-induced secondary motions in turbulent channel flows
本研究通过大范围雷诺数下的湍流槽道实验，发现脊状粗糙表面诱导的二次流动结构基本不变，且其全局阻力呈对数-线性渐近行为，但粗糙度函数较低，为异质表面阻力预测和新模型开发提供了依据。
2025-05-25 physics.flu-dyn
Oscillatory instability of fully 3D flow in a cubic diagonally lid-driven cavity
通过在100^3和200^3拉伸网格上进行的一系列直接数值模拟（DNS），数值研究了无滑移边界条件下立方斜向驱动腔体内部流动向非定常的转变。研究发现，所观察到的振荡不稳定性设置通过亚临界的破缺Hopf分岔。不稳定性在两个涡上以耦合的方式发展。精确地估计了从定常流到振荡流的临界雷诺数Recr=2320和无量纲角振荡频率omegacr=0.249。三维振荡流的特征图案。
2013-06-13 physics.flu-dyn
Numerical study of transitions in lid-driven flows in semicircular cavities
本文结合算子分裂、虚拟区域和有限元方法求解Navier-Stokes方程，研究了半圆腔内三维顶盖驱动流动，获得了产生振荡流动的临界雷诺数，并详细分析了其振荡模式与浅腔的异同。
2024-04-23 physics.flu-dyn
A Novel Model Order Reduction Approach for Navier-Stokes Equations at High Reynolds Number
提出了一种高雷诺数下纳维-斯托克斯方程模型降阶的新方法。与传统方法不同，该方法不依赖于经验湍流模型或纳维-斯托克斯方程的修改。它提供了不同于通常的正交分解基函数的空间基函数，除了最佳地表示训练数据集之外，新的基函数还提供稳定和准确的降阶模型。所提出的方法说明了两个测试用例：二维流动内的方形盖驱动腔和二维混合层。
2012-11-07 physics.flu-dyn
Linear instability of the lid-driven flow in a cubic cavity
本文用线性稳定性方法研究了立方体中盖驱动流动的主要不稳定性。两种情况下，其中盖平行于立方体侧壁或平行于对角线平面移动，被认为是。SIMPLE程序适用于牛顿和Arnoldi迭代法的应用程序所需的Krylov向量的评价。有限体积网格从1003节点逐渐细化到2563节点。计算得到了临界雷诺数和振荡频率的网格收敛值。最不稳定的扰动模式的报告。最后，一些新的论据支持的假设，离心机制触发在这两种情况下的不稳定性。
2019-02-05 physics.flu-dyn
Secondary Flows and Near-Wall Turbulence in Channel Flow with Longitudinal Ribs
Department of Mechanical Engineering, IIT Kanpur（印度理工学院坎普尔分校机械工程系）
该研究用大涡模拟研究通道流中矩形和三角形纵向肋条引发的二次流及近壁湍流，设定摩擦雷诺数等参数，对比了两种肋条情况下的涡旋、粗糙度函数、壁面剪切应力、雷诺应力等，发现不同特性及规律。
2026-07-14 physics.flu-dyn
Secondary instabilities in the flow past a cylinder: insights from a local stability analysis
我们进行了三维，短波长的稳定性分析的数值模拟的二维流通过圆柱的雷诺数范围内$50\le Re\le300$ ;在这里，$Re = U_{\infty}D/ν$与$U_\infty$，$D$和$ν$是自由流速度，圆柱的直径和流体的运动粘度，分别。对于一个给定的$Re$，无粘局部稳定性方程的几何光学方法求解三个不同的封闭的流体粒子轨道（表示为轨道1，2和3）的纯横向扰动。轨道1和轨道2是对称的，轨道1和轨道2上的无粘不稳定性在$Re\approx50$和$Re\approx250$处发生分叉。在结合有限波数、有限雷诺数效应计算修正的局部不稳定性增长率后，轨道1和2上的无粘不稳定性对$Re\lesssim262$被抑制。因此，轨道1和2显示出$Re\gtrsim262$的同步不稳定性，这是非常接近的临界雷诺数的模式B二次不稳定性。进一步的证据之间的连接轨道1和2的局部不稳定性，模式B的二次不稳定性，通过比较的增长率随展向波数之间的局部和全局稳定性的方法。总之，我们的结果强烈地表明，轨道1和2上的三维短波长不稳定性是B模式二次不稳定性出现的一个可能机制。
2017-12-27 physics.flu-dyn
Numerical simulations of fluid flow and heat transfer in a four-sided, lid-driven rectangular domain
本文对四边形驱动矩形区域内的二维非定常不可压缩传热流动进行了数值模拟。对于四边形盖驱动矩形域，下壁向左移动，上壁向右移动，而右壁向上移动，左壁向下移动。四面墙以同样的速度移动。左、右活动墙采用不同的恒温，上、下活动墙采用保温。控制方程采用有限体积法的QUICK格式离散。采用SIMPLE算法计算了流动变量$u$ -速度、$v$-速度、$P$和$θ$的数值解以及$50 \le Re \le 1500$和$Pr=6.63$的局部努塞尔数和平均努塞尔数。由于运动流体产生的力，运动壁的方向和雷诺数影响流体在矩形区域内的流动。此外，在不同的雷诺数下，沿区域冷壁的平均和局部努塞尔数的变化揭示了总传热增加等温线表明，随着雷诺数的增加，垂直壁附近的水平温度梯度减小，因此热传递降低。降低。
2017-04-26 math.DS physics.comp-ph physics.flu-dyn
Large-eddy simulation of the lid-driven cubic cavity flow by the spectral element method
本文采用动力学模型，用谱元法（SEM）对有盖驱动的立方空腔流动进行了大涡模拟。两个光谱滤波技术适用于这些模拟已经实施。雷诺数$\text{Re}=12'000$的数值结果与文献中的其他实验结果和DNS结果非常吻合。
2007-09-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the turbulent flow field over riblets of various groove sizes at low Reynolds number
在这项工作中，低雷诺数湍流通过一个波纹通道，形成标准的V形槽脊，通过直接数值模拟（DNS）进行了研究。模拟试图评估由V形槽肋的特征尺寸的变化引起的流动动力学的变化。这种尺寸效应的表征提供了一种手段，以确定所产生的局部流动特征的流体沟槽相互作用，并调查其相关性的粘性阻力和湍流统计的变化。目前的模拟证实了改善的变化趋势时，在光的凹槽尺寸的流动动力学检查。在所考虑的凹槽尺寸范围的下端，湍流统计的轮廓或多或少类似于平面通道流，除了随凹槽尺寸的系统移位。当沟槽尺寸变大时，近壁流动结构的沉积和平均二次流的产生趋于更加明显。流动结构的沉积和平均二次流的集体影响与粘性阻力的增加相关，并导致湍流统计的显著变化。
2018-03-20 physics.flu-dyn
Turbulence and secondary motions in square duct flow
我们通过直接数值模拟在足够宽的雷诺数范围内研究方形截面压力驱动管道中的湍流，以达到充分发展湍流的流动条件。数值模拟在极长的积分时间内进行，以获得足够的收敛的流量统计，特别是高保真度表示所出现的二次运动。后者的强度被发现是在1-2%的体积速度的顺序，并不受雷诺数的变化。流向涡度方程中的平均对流项很小，这表明二次流具有简单的特征，在渐近高Re状态下，拉普拉斯算子的本征函数可以很好地近似二次流。尽管他们的影响，重新分配沿管道周边的壁面剪应力，我们发现，二次运动没有大的影响，平均速度场，其特征在于具有良好的精度，从并发的四个独立的平壁的影响，每个控制四分之一的流域。因此，我们发现，参数化的基础上的水力直径的概念，及其修改，是成功的预测管道摩擦系数。
2017-07-12 physics.flu-dyn
An improved mathematical model for the sedimentation of microplastic particles in a lid-driven cavity with obstacle
本文建立了一个小颗粒在有障碍物的空腔流中的沉降过程的数学模型，用于模拟微塑料颗粒在河流中的输运。背景流场采用中等雷诺数的定常不可压Navier-Stokes方程模拟。将球形颗粒注入该流场，并求解其运动方程以确定沉积在障碍物表面上的颗粒数量。为了捕捉河床底面上的典型生物有机体和生物膜的影响，障碍物可以对颗粒施加吸引力。各种模拟和参数的研究进行，以确定的障碍物的几何形状，颗粒密度，和上的沉降过程中的吸引力的影响。
2020-05-09 physics.flu-dyn
On the choking mechanism in supersonic ejectors: a one-dimensional analysis of Reynolds-Averaged Navier Stokes simulations
本文提出统一一维框架比较法布里与复合壅塞机理，基于RANS数据校准，复合模型预测流量误差2%内，且更普适，法布里模型设计点精度高但敏感。
2025-10-27 physics.flu-dyn
Solution to two-dimensional Incompressible Navier-Stokes Equations with SIMPLE, SIMPLER and Vorticity-Stream Function Approaches. Driven-Lid Cavity Problem: Solution and Visualization
在这篇报告中，将提出无因次形式不可压纳维-斯托克斯方程的解。标准基本方法：比较了SIMPLE、SIMPLER（SIMPLE Revised）和涡量流函数法的计算结果，并对标准CFD测试用例驱动腔流进行了分析。研究了不同高宽比和不同雷诺数的空泡。
2004-07-01 physics.comp-ph physics.ed-ph physics.flu-dyn
A numerical study of the transition to oscillatory flow in 3D lid-driven cubic cavity flows
本文对不同雷诺数（$Re$）下的三维（3D）盖驱动立方空腔流动进行了数值研究。采用一阶精确算子分裂、$L^2$投影Stokes求解器、对流的波动方程处理和有限元方法相结合的方法，对不可压缩粘性流体在立方腔中的流动进行了数值求解。对Re $=$ 400、1000和3200的数值计算结果与文献中的数值计算和实验结果吻合较好。模拟结果预测，对于网格尺寸$h=1/96$，从定常流到振荡流（Hopf分叉）的临界Re $_{cr}$在[1870，1875]中的某个位置。通过对Re $_{cr}$前后流体流场畸变的研究，发现Re $< 2000$下三维方腔盖驱动流动中第一对类Taylor-Görtler涡的出现与从定常流向振荡流转变时的流场畸变有关。
2016-04-23 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
Ambivalent effects of added layers on steady kinematic dynamos in cylindrical geometry: application to the VKS experiment
“冯卡门钠”（VKS）实验的目的是研究高度湍流和无约束流中的磁流体发电机效应。为了使临界磁雷诺数和所需的电机功率最小化，人们在平均流和侧边界条件的优化上做了大量的工作。本文的主要重点在于“盖层”的作用，即叶轮和圆柱体端壁之间的液体钠层。首先，我们研究的分析测试流程，盖层可以有矛盾的效果上的发电机的效率。临界磁雷诺数显示了一个平坦的最小值为一个小的盖层厚度，但增加较厚的层。对于实际的VKS几何形状，它表明，静态盖层产生的临界磁雷诺数约12%.A更显着的增加100，直到150%的临界磁雷诺数的适度增加可以发生时，考虑到在这些层中的一些旋转流。这个问题的可能的解决方案进行了讨论，为真正的发电机设施。
2006-02-21 astro-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Controlling secondary flows in Taylor-Couette flow using stress-free boundary conditions
泰勒-库埃特（TC）流，两个独立旋转的同轴圆柱之间的流动通常用作剪切流的规范模型。与平面Couette不同，TC流中存在钉扎二次流。这些被称为泰勒辊，并极大地影响流动行为。我们研究的可能性修改这些二级结构使用模式的无应力和无滑移边界条件的内圆筒。为此，我们进行直接数值模拟的窄间隙TC流与纯内圆筒旋转在四个不同的剪切雷诺数高达$Re_s=3\times 10^4$。我们发现，一维的方位角图案不具有显着的流动拓扑结构上的影响，并且由此产生的扭矩是一个大的分数（$\sim80-90\%$）的扭矩在完全无滑移的情况下。一维轴向模式减少扭矩更多，并为某些模式的频率干扰现有的雷诺应力，产生次级结构的辊中断。对于$Re\geq 10^4$，这种破坏导致的扭矩小于根据简单的边界层效应以及由此产生的有效滑移长度和滑移速度所预期的扭矩。我们发现，二维棋盘图案具有类似的行为，方位角图案，并不影响流量或扭矩大幅，但二维螺旋不均匀性可以移动周围的钉扎二次流，因为它们引起持久的轴向速度。我们量化的辊的各种角度和宽度的螺旋图案的运动，并找到一个非单调的行为作为模式的角度和模式的频率的函数。
2021-06-17 physics.flu-dyn
Proper orthogonal decomposition analysis of square lid driven cavity flows containing particle suspensions
本文通过CFD模拟和本征正交分解，研究不同颗粒悬浮面积分数与雷诺数下方形顶盖驱动腔流场的扰动特性与稳定性，揭示主导流动结构及其支配程度。
2024-08-07 physics.flu-dyn
Hyperbolic method to explore multiplicity flow solutions in a four-sided lid-driven cavity
本文采用双曲线方法研究了四边形方腔中不可压缩流动的流场状态。特别是，我们专注于在临界雷诺数$R_e \simeq 130$获得的流动分岔。在双曲线法中，通过引入扩散通量项，将扩散项转化为双曲线项，即附加方程的解。一个经典的黎曼求解器与有限体积离散化，从而采用全通量（分为平流和扩散部分），以解决稳态不可压缩的纳维-斯托克斯方程。流动的不可压缩性通过人工拟压缩性方法处理。通过对伪时间迭代过程中剩余项松弛的分析，证明了我们的数值程序能够检测出分岔。此外，根据两个空间方向上的限流器的组合选择，我们的方法能够在雷诺数高于我们研究中估计为$129.4$的临界值时获得的双流场状态中选择第一或第二稳定解。
2022-07-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Inertial migration in dilute and semi-dilute suspensions of rigid particles in laminar square duct flow
本文研究了方管层流中有限尺寸中性浮力球形颗粒在稀悬浮液和半稀悬浮液中的惯性迁移。我们进行了几个直接的数值模拟，使用浸没边界方法来研究的散装雷诺数$Re_b$，颗粒雷诺数$Re_p$和管道的颗粒尺寸比$h/a$在不同的固体体积分数$ϕ$的影响，从非常稀的条件$20\%$。研究表明，体雷诺数$Re_b$是稀悬浮液中颗粒惯性迁移的关键参数。在低固体体积分数（$ϕ=0.4\%$）和低体积雷诺数$(Re_b= 144)$，颗粒积聚在管道壁的中心。随着$Re_b$的增加，聚焦位置逐渐移向管道的拐角。在较高的体积分数下，$ϕ=5, 10$和$20\%$，以及在含有$Re_b=550$的较宽导管中，发现颗粒从导管芯向管壁迁移。特别地，对于$ϕ=5$和$10\%$，颗粒优先在拐角处积聚。在所考虑的最高体积分数$ϕ=20\%$下，颗粒对管道的所有体积进行采样，在管道核心处具有较低的浓度。对于所有$ϕ$，颗粒的存在诱导管道横截面中的二次横流运动。这些二次流的强度强烈地依赖于颗粒旋转速率，在聚焦位置的颗粒的最大浓度，和固体体积分数。我们发现，二次流强度增加的体积分数高达$ϕ=5\%$。然而，除了$ϕ=5\%$之外，排除的体积效应导致横流速度的强烈降低。
2017-05-24 physics.flu-dyn
Lid-driven cavity flow of viscoelastic liquids
盖驱动空腔流动是验证新的数值方法和技术的一个著名的基准问题。在实验和数值研究与粘弹性流体在这种盖驱动流，纯弹性不稳定性已被证明，甚至出现在非常低的雷诺数。有限体积粘弹性代码，使用的对数构象配方，在这项工作中使用的探索粘弹性的影响，在二维盖驱动腔的外观这样的不稳定性为宽范围的纵横比（0.125 <高度/长度< 4.0），在不同的德博拉数下的蠕变流动条件下，并了解盖速度的正则化的影响。粘弹性的影响的稳态结果和弹性不稳定性的发病的临界条件进行了描述，并与实验结果进行比较。
2016-03-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A Numerical Study of Lid Driven Cavity with Mixed Convection
本文对雷诺数为5000、普朗特数为7、以水为工质的盖驱动空腔内的二维流动进行了直接数值模拟。外壳的两个侧壁都是绝热的（即绝热边界条件），而底板处于较高的温度，顶壁处于较低的温度。通过在不同的Richardson数下进行数值模拟，在Boussinesq近似的范围内从低到中等的幅度变化，研究了底壁加热和顶盖运动的影响。三个标准的情况进行了比较，在第一种情况下，不考虑热效应，只研究由于剪切作用的板的流动。在第二种情况下，只考虑了热效应，而忽略了剪切效应。在第三种情况下，考虑加热和剪切作用的影响（即混合对流）。计算了三种情况下运动平板的阻力，并研究了温度对阻力的影响。为了运行上述模拟，已经开发了一个代码，该代码通过与Ghia等人的非加热情况下的结果进行比较来验证。
2022-09-07 physics.flu-dyn
Sparse-Supervised Hybrid Parameterized Physics-Informed Neural Networks for Incompressible Flows Across Reynolds Numbers
IIT Delhi（印度理工学院德里分校）；University of Exeter（埃克塞特大学）
提出一种稀疏监督混合参数化PINNs框架，通过区域感知学习和局部雷诺数监督，结合物理约束与稀疏CFD数据，有效预测不同雷诺数下的不可压缩流动。
2026-05-27 physics.flu-dyn
On the role of secondary motions in turbulent square duct flow
我们使用一个直接数值模拟（DNS）数据库中的湍流在一个正方形的管道高达散装雷诺数$\Rey_b=40000$，定量分析的平均流动结构的二次运动的作用。为了这个目的，我们推导出一个广义形式的身份的Shakagata，岩本和Kasagi（FIK），它允许量化的横流对流的平均流向速度，壁面剪应力和体积摩擦系数的影响。二次运动被发现有助于约$6\%$的总摩擦，并作为一个自我调节机制的湍流，从而壁面剪应力引起的角落不均匀性被均衡，并建立了壁面法向速度分布的普遍性。我们还进行了数值实验，其中二次运动被人为地抑制，在这种情况下，他们的均衡作用部分采取的湍流应力。
2018-03-21 physics.flu-dyn
Reynolds-stress model prediction of 3-D duct flows
本文通过评估模型在预测三维管道流中的性能，研究了不同建模选择对二阶矩闭合的影响。试验情况（方形管道中的发展流动[Gessner F.B.，埃默里A.F.：{ \em ASME J. Fluids Eng.} { \bf 103}（1981）445- 455]，圆形到矩形过渡管道[Davis D.O.，Gessner F.B.：{ \em AIAA J.} { \bf 30}（1992）367- 375]和具有大分离的\tsn{S} -导管[Wellborn S.R.，Reichert B.A.，Okiishi T.H.：{ \em J. Prop. Power} { \bf 10}（1994）668- 675]）包括逐渐更复杂的菌株。比较实验数据与选定的7方程模型（6个Oldolds-应力-运输和1个尺度决定方程），不同的速度/压力梯度张量$Π_{ij}$的关闭，表明快速再分配控制分离和二次流预测，而，列入压力扩散模型提高再附着和松弛行为。
2014-12-03 physics.flu-dyn
Statistics of fully turbulent impinging jets
对雷诺数为3300和8000的亚超声速冲击射流进行了直接数值模拟，分析了冲击射流的统计特性。研究了马赫数、雷诺数和环境温度等参数对平均速度和温度场的影响。对于可压缩亚音速冷冲击射流进入加热环境，不同的雷诺类比进行了评估。结果表明，（原始）雷诺模拟以及Chilton Colburn模拟与碰撞区外的DNS数据吻合得很好。广义Reynolds类比和Crocco-Busemann关系式不适用于基于冲击射流平均速度场的平均温度场估算。此外，根据GRA的波动温度的预测失败。相反，Lechner等人（2001）提出的熵、密度和温度的热力学涨落之间的线性关系可以被证实为整个壁射流。分析了湍流热通量和雷诺应力张量，并将其与壁面射流的主、次环涡相关联。给出了雷诺应力张量的预算项，为湍流模型的改进提供了数据基础。
2016-06-29 physics.flu-dyn
Finite difference physics-informed neural networks enable improved solution accuracy of the Navier-Stokes equations
本文提出有限差分物理信息神经网络结合区域分解方法，在不使用已知解的情况下提升顶盖驱动方腔问题近壁区域求解精度并生成准确的二次涡。
2024-12-14 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Coherent structures and secondary flow in turbulent square duct
本文的目的是研究拟序结构在湍流方管内二次流产生中的作用。相干结构被定义为流动的连接区域，其中两个速度分量的瞬时波动的乘积高于基于长时间湍流统计的阈值，这是基于Lozano-Durán等人提出的三维象限分析的精神（J. Fluid Mech.，第694卷，2012年，pp. 100-130）。我们考虑了结构对平均面内速度分量的直接贡献及其几何性质。在雷诺数为$Re_τ=180$和$360$的条件下，根据中心面和通道半高处的摩擦速度，将湍流管道中发生的瞬时现象与湍流通道流进行了比较。在管道的核心区域，强烈事件对平均速度的壁面法向分量的贡献与通道中的贡献非常一致，尽管在前者中存在二次流。此外，三维物体的形状在两种流中没有显著差异。另一方面，在管道的拐角区域中，壁的接近影响相干结构的几何特性和对垂直速度的平均分量的贡献，这比不包括在这样的对象中的流的互补部分的贡献相关性小。然而，我们的研究结果表明，强雷诺剪切应力事件，尽管观察到的通道和管道之间的差异，并不直接有助于二次运动，因此需要考虑其他现象，而不是。
2019-06-03 physics.flu-dyn
Influence of global rotation and Reynolds number on the large-scale features of a turbulent Taylor-Couette flow
对同轴独立旋转圆柱间的湍流流动进行了实验研究。我们确定了在不同的角速度比（旋转数）的雷诺数与扭矩的比例，以及在高雷诺数下改变旋转数时壁面剪应力的行为。我们比较的曲线与PIV分析的平均流量，并显示出独特的作用，完美的反向旋转的出现有组织的大尺度结构的平均部分，这非常湍流，出现在一个平稳和连续的方式：过渡类似于超临界分岔的二次平均流量。
2010-01-25 physics.class-ph physics.flu-dyn
Investigations of the NS-alpha model using a lid-driven cavity flow
在本文中，我们研究了一个亚网格模型的基础上的各向异性版本的NS- $α$模型使用盖驱动的空腔流在雷诺数为10000。以前的NS- $α$模型只用于各向同性形式的数值计算。从欧拉平均各向异性方程[Holm，\textit{Physica D}，第133卷，第215-269页，1999]开发了次网格模型。结果发现，当$α^{2}$是基于网格的数值振荡的发展，表现在流向涡的外观和一个'混合'的速度分布。这类似于Craik-Leibovich机制，区别在于这里的振荡不是物理的，而是数值的。该问题可追溯至在端壁上安装$α^{2}=0$时遇到的$α^{2}$不连续性。另一种定义的$α^{2}$的速度梯度的基础上，而不是网格间距，提出和测试。使用此定义，模型的结果显示出显着的改进。下游壁射流的分裂，均方根和剪切应力剖面被正确地捕获到粗网格。该模型被证明是预测的积极和消极的能量转移在射流冲击区域，在定性与DNS结果。
2008-05-22 physics.flu-dyn
Reynolds number effects on the bistable flows over a wavy circular cylinder
波浪圆柱尾迹具有双稳态特性。取决于初始条件，尾流的最终状态可以发展成定常流（状态I）或周期性脱落（状态II）。在本文中，我们进行直接的数值模拟，以揭示雷诺数对这两个尾流状态的影响。随着雷诺数的增加，状态I尾流中的定常涡结构沿展向方向来回摆动，导致阻力的低频波动，但不会导致升力。对于状态II，雷诺数的增加与升力系数中另一个谱峰的出现有关。二次频率与尾流中高度三维的旋涡结构有关。对于这两种状态，尾流过渡到湍流在较高的雷诺数，与小尺度涡的发展。本文进一步研究了绕波动圆柱的流向突风流动。时变的流入速度导致瞬时雷诺数从绝对不稳定流态到双稳态流态的大范围变化。根据来流速度变化的周期，在绝对不稳定流态下增长的尾流扰动可以在状态I尾流中衰减，或者增长到足够大以触发过渡态II，从而导致流动控制功效的损失。上述分析揭示了在未探索的雷诺数下双稳态状态的新的流动物理，并展示了非定常流动中两种状态之间的复杂过渡行为。从这项研究中获得的见解提高了对波浪圆柱体的尾流动力学的理解。
2022-08-31 physics.flu-dyn
Numerical stability and three dimensionality of a streamline hyperbolic critical point in wake at low Reynolds number
本文对低雷诺数下流线奇异双曲/鞍形临界点（HSP）的数值稳定性及其与压力/流体通量发散的关系进行了数值研究。在不同雷诺数下考虑了三种典型构型：（a）孤立圆柱;（b）并排圆柱和（c）近壁圆柱。本文的目的是研究在不同雷诺数和不平衡剪切层相互作用下，热激表面的特性。据发现，HSP沿剪切层界面发展，并施加不利的压力梯度，这可能会恶化近尾流稳定性。HSP的固有特征与净正流体-流体发散和流体三维性有关。在HSP周围形成无涡停滞区，切断了尾流剪切层的动能供应，投射出三维流体通量，形成三维流向辫状流。这些发现证实和解释通过量化的流体通量发散，流体动力响应的圆柱（S）和次级拟能。本文的主要重点是揭示HSP之间的微妙的分析关系，压力/流体通量的发散，流体的三维性和不平衡的剪切层的相互作用。据作者所知，到目前为止，这些分析关系尚未在文献中报道。
2020-07-05 physics.flu-dyn
Axially strained flow in a porous duct of circular-sector cross-section
本文研究圆扇形截面管道中圆弧壁面注流驱动的轴向应变流动，发现雷诺数增大时对称性丧失并形成非对称涡结构，且轴向压力梯度系数在大雷诺数下趋于与几何和对称性相关的常值，揭示了部分壁面注入和非对称解在实际应用中的重要性。
2025-08-16 physics.flu-dyn
Reynolds-number regimes of corrugation-induced lift enhancement in two-dimensional dragonfly-like wings
Interdisciplinary Faculty of Science and Engineering, Shimane University（岛根大学理工学综合教育faculty）；Graduate School of Integrated Sciences for Life, Hiroshima University（广岛大学生命融合科学研究生院）
该研究通过直接数值模拟，在雷诺数100至4000范围内识别出波纹翼升力增强的三个区间，揭示了涡动力学机制，并提供了基于局部雷诺数的判据，为波纹翼气动设计提供了指导。
2026-09-25 physics.flu-dyn
Controlling secondary flows in Taylor-Couette flow using spanwise superhydrophobic surfaces
本研究通过实验与数值模拟，利用展向超疏水表面处理削弱Taylor-Couette流中的Taylor涡二次流，并给出了所需最小疏水性及控制有效性的分析。
2023-06-20 physics.flu-dyn
Large-eddy simulation of the flow in a lid-driven cubical cavity
本文采用谱元法对雷诺数为12000时的带盖驱动方腔内的湍流进行了大涡模拟。两个不同的亚网格尺度模型，即动态Smagorinsky模型和动态混合模型，已被实施和使用的相关的时间尺度的流所需的持久的模拟。所有过滤级别都使用了应用于物理空间（逐元素方法）和谱（模态）空间的显式过滤器。两个亚网格尺度模型进行了验证，并与现有的实验和数值参考结果进行了比较，显示出非常好的协议。在大涡模拟框架下，研究和讨论了在湍流区域内的盖驱动空腔流动的一些特性，如湍流的不均匀性、下游拐角涡附近的湍流产生、小尺度局部化和螺旋特性等。总能量、总湍流动能或螺旋度等量的时间历程表现出不同的演化，但只是在相对较长的瞬态周期之后。然而，平均值仍然非常接近。
2007-09-03 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Non-uniform mesh based FDM simulation of lid-driven cavity problem governed by N-S equations in stream function-vorticity formulation
该研究针对N-S方程描述的驱动方腔问题，开发了适用于非均匀网格的流函数-涡量形式有限差分CFD格式，经与经典结果对比验证了有效性，并分析了网格特性对解精度的影响。
2024-07-14 physics.flu-dyn
Primary and secondary motions in an annular plane Couette flow
本文通过轴对称直接数值模拟研究环形平面库埃特流的主次运动，验证模拟并分析三无量纲参数影响，发现其层流特性与湍流泰勒库埃特流相似，高雷诺数下呈渐近状态，可补充TC流用于两相流研究。
2025-02-12 physics.flu-dyn
Reynolds number effects on turbulent flow in curved channels
本文通过覆盖层流至雷诺数87000的直接数值模拟，研究轻度与强烈弯曲通道中曲率和雷诺数对二次运动、Dean涡类结构及凸壁横向结构的影响。
2024-09-24 physics.flu-dyn
Instability and disintegration of vortex rings during head-on collisions and wall interactions
两个涡环的正面碰撞可以产生各种各样的现象：次级环的头饰，变平并反复相互作用的涡面，或者环剧烈分解成湍流云。相互作用的结果由影响两个碰撞涡环的不稳定性的性质决定。在这里，我们进行了系统的研究，以确定占主导地位的不稳定性作为一个函数的参数的问题。为此，我们数值模拟的头部碰撞的涡环的循环雷诺数之间的$1000$和$3500$和变化的细长比$Λ=a/R$范围从$Λ=0.1$到$0.35$，与$a$的核心半径和$R$的环半径。通过研究能量和粘性耗散的时间演化，我们阐明了方位不稳定性在确定碰撞结果中的作用。然后，我们比较这些碰撞的自由滑动和无滑动壁的涡环的正面影响。自由滑动壁施加镜像对称，这阻碍了某些不稳定性，并在足够大的雷诺数导致形成半冠的旋涡。撞击无滑移壁面的结果是在所产生的边界层喷出后形成二次涡环。当雷诺数超过一定的阈值时，该阈值随着$Λ$而增加，涡流通过方位角不稳定性分解，导致湍流云。
2021-10-18 physics.flu-dyn
Rearrangement of secondary flow over spanwise heterogeneous roughness
采用直接数值模拟的方法，研究了具有完全可分辨粗糙度的周期性平面明渠中沿流向延伸的粗糙和光滑表面上的湍流。我们的目标是了解粗糙度的平均高度如何影响展向非均匀粗糙表面上形成的二次流的特性。为此，虽然粗糙纹理的统计特性以及粗糙条纹的宽度和间距保持不变，但平滑条纹的高度在不同的模拟情况下系统地变化。利用这种变化的三种配置，代表突出，凹陷和中间类型的粗糙度进行了分析。在所有情况下，存在二次流，并且所有非均匀粗糙表面的表面摩擦系数计算值明显大于均匀光滑和粗糙表面的面积加权平均值。这种阻力增加似乎与二次流的强度有关。次级运动的旋转方向被示出为取决于相对表面高度。目前的结果表明，这种重新安排的二次流的展向壁法向雷诺应力分量的空间分布进行相反的迹象，突出和凹陷的粗糙度。
2021-09-22 physics.flu-dyn
Suspensions of finite-size neutrally-buoyant spheres in turbulent duct flow
本文研究了中性浮力球形颗粒稠密悬浮液的湍流方管流动。直接数值模拟（DNS）的体积分数范围内进行$ϕ=0-0.2$，使用浸没边界法（IBM）占分散相。根据水力直径，考虑雷诺数为$5600$。我们报告特定于这种几何形状的流动特征和颗粒统计，并将结果与二维通道流的情况进行比较。特别是，我们观察到，对于$ϕ=0.05$和$0.1$，颗粒优先积聚在角平分线上，靠近管道角，同样也观察到相同的管道-颗粒尺寸比的层流方形管道流。在最高体积分数下，颗粒优先聚集在核心区域中。对于通道流动，在没有横向限制的情况下，发现粒子在通道中均匀分布。我们还观察到，横流二次流的强度增加（相对于空载的情况下）的体积分数高达$ϕ=0.1$，作为沿角平分线的颗粒的高浓度的结果。对于$ϕ=0.2$，湍流活动大大降低，二次流强度降低到空载情况下的强度以下。在稀释条件下，摩擦雷诺数随着$ϕ$的增加而增加，正如在槽道流动中所观察到的那样。然而，对于$ϕ=0.2$，平均摩擦雷诺数降低到低于$ϕ=0.1$的值。
2017-11-13 physics.flu-dyn
On the association of secondary hairpin growth and surface pressure gradient for oscillating foils
本文通过数值模拟研究振荡翼型尾流中次级发卡涡的生长机制，发现其与表面逆压梯度及次级前缘涡的变形密切相关，并提出利用表面压力梯度定量表征相干结构生长的新方法。
2023-07-11 physics.flu-dyn
Experimental observation of the origin and structure of elasto-inertial turbulence
如果速度和惯性力足够大，剪切流中一般会产生紊流.与此形成鲜明对比的是，粘弹性流体即使在惯性消失的情况下也能表现出无序运动。在这些情况之间的中间，一种新的混沌运动状态，“弹性惯性湍流”（EIT），已被观察到在一个狭窄的雷诺数区间。我们在这里确定的起源EIT在实验中，并表明，特征EIT结构可以检测到在一个意想不到的宽范围的参数。接近发病的人字形条纹图案出现在线性理论非常一致。然而，不稳定性可以追溯到远低于理论允许的雷诺数。由于惯性的增加，二次失稳引起由倾斜的近壁条纹和剪切层组成的壁模。这种模式持续到所谓的"最大减阻极限"，并且发现总体EIT在雷诺数超过三个数量级的粘弹性流动中占主导地位。
2021-02-26 physics.flu-dyn
Large eddy simulation of a low-pressure turbine cascade with turbulent end wall boundary layers
本文通过高阶间断Galerkin隐式大涡模拟与RANS模型对比，研究MTU 161低压涡轮在端壁湍流条件下的二次流与转捩预测问题，发现常用RANS模型在中部转捩和二次流损失预测上存在不足。
2023-05-02 physics.flu-dyn
Tensor network reduced order models for wall-bounded flows
本研究提出基于张量网络的壁面流动降阶建模框架，以二维方腔流为例验证了其高精度与计算效率优势，可推广至其他流动并助力量子计算流体力学发展。
2023-08-30 physics.flu-dyn quant-ph
Small scale exact coherent structures at large Reynolds numbers in plane Couette flow
在平面Couette流和其它几种剪切流中，向湍流的转变与鞍结分叉有关，在鞍结分叉中出现了纳维-斯托克斯方程的完全三维非线性解，即所谓的精确相干态（ECS）。随着雷诺数的增加，状态经历二次分叉，其时间演化变得越来越复杂。相反，它们的空间复杂性仍然有限，因此这些状态不能对空间复杂性做出贡献，并且级联到更高雷诺数所期望的更小尺度。在这里，我们提出了家庭的缩放ECS存在于越来越小的尺度上的雷诺数的增加。我们特别关注两个这样的家庭平面Couette流，一个中心附近的中面和其他靠近墙壁。我们讨论了它们的标度和局部化性质以及分支图。所有的解决方案是本地化的壁法线方向。在展向和下游方向，它们要么是周期性的，要么也是局部的。家庭缩放ECS本地化附近的墙壁是让人想起附加涡，并表明如何自相似ECS可以有助于形成的边界层配置文件。
2017-10-02 nlin.CD physics.flu-dyn
Physics-Constrained Deep Learning of Incompressible Cavity Flows
不可压缩流动的高分辨率模拟已经成为一系列工程应用的常规。尽管他们的日常使用，由于高维参数空间目前大多数实际应用中，全面的探索可用的参数空间往往是不切实际的。在这项工作中，我们展示了物理约束的深度学习方法的能力，它提供了一种有效的方法，可以从高分辨率计算流体动力学模拟中以最小的数据量探索高维参数空间。作为一个具体的应用，我们选择了一个二维盖驱动空腔流的问题。虽然给一个广泛的治疗的经典案例的一个正方形腔，我们延长分析治疗等腰梯形。在这样做时，确定解决方案的参数的数量不仅包括雷诺数，而且还包括表征空腔几何形状的两个附加参数。因此，连同配置空间中的流量和压力的$\left( x, y \right)$变化，这三个参数的存在导致解在5D空间中变化。结果表明，在没有数据的情况下，物理约束的方法是能够提供一个准确的描述空腔流在这个5D空间的雷诺数的中间值，但未能训练足够高的雷诺数。相比之下，使用少量的流量数据，一个单一的神经网络能够提供一个准确的描述范围广泛的雷诺数和空腔的几何形状。一旦经过训练，这样的模型就提供了一个快速的替代物，可以用来有效地探索5D空间。该5D代理模型随后被用于确定临界参数值的合并和分裂的旋涡的雷诺数和空腔的几何形状是不同的。
2022-11-11 physics.flu-dyn
On the linear evolution of disturbances in plane Poiseuille flow
本文通过求解Fourier-Laplace平面内的初边值问题，然后进行反演，计算了平面Poietille流中以频率$ω_0$振动的带状扰动的线性演化。提出了一种新的算法，用于识别Orr-Sommerfeld方程（OSE）在复波数平面上的时间模式，这是反演所需的。与许多先前的研究不同，拉普拉斯积分的性能首先，不仅避免了复杂的因果关系的论点和混乱，在定位上游和下游模式，这是在文献中普遍存在的，但也产生时空统一的解决方案。它还表明，该解决方案包括一个时间周期部分在$ω_0$，与相关的空间模式（Tollmein-Schlichting波）和一个瞬态波包，主要与鞍点的OSE和计算的最陡下降的方法，这也可以包括从空间极点的贡献。这些部分中哪一个占主导地位取决于雷诺数和ω0。该主导部分的次级稳定性分析被视为解释在Nishioka，Iida & Ichikawa的开创性实验中观察到的扰动增长（J. Fluid Mech.，第72卷，1975，第731页）和Nishioka，Iida和Kanbayashi（NASA TM-75885，1981）。亚临界雷诺数Re = 5000的不稳定性的阈值振幅从时间平均的三维扰动，通过结合二次基态和不断增长的Floquet模式。在实验中观察到的阈值振幅曲线的最小值解释这两个基态的不稳定性。计算，另一个亚临界（4000）和超临界（6000）雷诺数，也与实验数据进行了…
2020-06-09 physics.flu-dyn
