Hydrodynamic pairing of soft particles in a confined flow
流体动力学诱导的软颗粒，即封闭的双层膜（囊泡，红细胞的模型系统）和液滴配对的机制，数值研究与特别注意的限制（颗粒是在两个刚性壁）的作用。这项研究揭示了由于流体动力学相互作用的配对机制的复杂性。我们发现无论是囊泡和滴，两个粒子相互吸引，形成一个稳定的对弱约束，如果他们的初始分离低于一定的值。如果初始间距超过该距离，则颗粒相互排斥并采用较长的稳定间距。这意味着对于同一个约束，我们（至少）有两个稳定分支。一对粒子随时间弛豫到哪一个分支，只取决于初始构型。在这两个稳定分支之间发现了一个不稳定分支。在临界约束下，对应于最短间距的稳定分支以鞍结分叉的形式与不稳定分支合并。在这个临界限制，我们有一个有限的跳跃，从一个解决方案相应的无限的情况下，这是诱导壁的存在下的解决方案的延续。结果总结在相图中，这证明是一个复杂的性质。囊泡和液滴具有相同定性相图的事实表明存在普遍行为，突出了关于配对的可变形颗粒的机械性质的细节不重要的事实。这为简单的分析建模提供了一个有趣的视角。
2017-05-24 physics.flu-dyn
Hydrodynamic synchronisation in strong confinement
细胞附属物赋予运动性，如鞭毛或纤毛，已知同步其周期性节拍。同步的起源是长距离流体动力学相互作用与物理机制的结合，允许这些生物振荡器的相位进化。两个这样的机制已经确定了以前的工作，弹性的周期性轨道或振荡驱动的相位相关的生物强迫。为了帮助揭示生物学中最重要的流体动力学同步的物理机制，我们从理论上研究了强约束对流体动力学同步有效性的影响。我们使用极小模型，其中附属物被建模为刚性球体，被迫沿着刚性表面附近的圆形轨迹移动。强限制是通过添加第二个附近的表面，平行于第一个，其中表面之间的距离是远远小于纤毛之间的典型距离建模。我们分别计算约束的弹性顺应性和力调制机制的同步动力学的影响，并比较我们的结果的情况下，没有限制。将我们的研究结果应用于结纤毛的生物相关情况，我们表明，力调制是一种机制，导致强约束下的相位锁定状态，非常类似于那些没有约束的弹性顺应机制的差异。因此，我们的研究结果指出同步力调制的鲁棒性，这是生物动力学的一个重要特征，表明它可能是节点纤毛阵列中最重要的物理机制。我们进一步研究了初级纤毛的不同情况，并表明在这种情况下，机制的鲁棒性差异并不明显，但仍然有利于力调制。
2021-04-20 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Self-propulsion in 2D Confinement: Phoretic and Hydrodynamic Interactions
具有化学活性的Janus粒子沿其表面产生切向浓度梯度，用于自推进。虽然这是很好的研究在无界域，在生物相关的环境，如禁闭的分析是稀缺的。在这项工作中，我们研究了弱约束下的Janus球的运动。粒子被放置在任意位置，在两个壁之间具有任意方向。利用反射的方法，我们研究了限制平面边界上的电泳和流体动力学相互作用的效果，以及它们对Janus粒子动力学的后果。的动态轨迹进行了分析，使用相图不同的表面覆盖的活动和溶质-粒子相互作用。除了近壁状态，如“滑动”和“悬停”，我们表明，占两个平面边界揭示了两个新的状态：通道跨越振荡和阻尼振荡的中心线周围，其特征在于作为“散射”或“反射”的早期分析单壁相互作用。使用相图，我们突出了惰性面对和积极面对Janus粒子的差异。我们还比较了Janus粒子与蠕动体的动力学，以对比化学相互作用与流体动力学效应。从目前的工作中获得的见解表明，生物和人工游泳者通过长距离的相互作用来感知周围环境，这种相互作用可以通过改变表面特性来改变。
2021-07-15 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hydrodynamic bound states of rotating micro-cylinders in a confining geometry
本研究通过解析与数值方法，发现受限几何中一对旋转微圆柱体可形成四种非平凡流体动力学束缚态，其由内部及与边界相互作用竞争决定。
2023-12-22 physics.flu-dyn
Hydrodynamic Effects on Confined Polymers
Aalto University School of Science and Technology（阿尔托大学理工学院）；The University of Western Ontario（韦仕敦大学）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Brown University（布朗大学）
该研究探究平行板受限下柔性聚合物的静力学与动力学，对比两种受限情形及Langevin动力学与流体动力学作用的差异，揭示受限程度对动力学标度、扩散系数及结构因子的影响。
2012-10-31 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Magnetization around mix jets entering inertial confinement fusion fuel
已知在惯性约束聚变内爆中，工程特性会导致烧蚀材料射流进入燃料热点。比尔曼电池机制将它们包裹在自生的磁场中。我们表明，较高的Z射流有一个额外的热电磁源项，这是不存在的氢射流，通过动力学模拟验证。它的大小与比尔曼项相似。然后，我们包括在一个扩展的磁流体动力学方法后处理的xeros辐射流体动力学内爆模拟。模拟包括胶囊填充管的精确模型，产生被4000 T磁场包裹的致密碳射流。一个简单的球形碳混合物模型表明，这绝缘的电子热传导足以导致收缩的射流光学厚的平衡。密度更大的磁化射流流体动力学可以改变其核心穿透力，从而改变最终的混合质量，这是众所周知的，是很好地与聚变产率下降。充分探索这一点将需要自洽磁流体动力学模拟。这种自磁化的实验特征可能出现在高能中子谱中。
2020-07-08 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Flame dynamics and Markstein numbers in Hele-Shaw cells and porous media under Darcy's law
University of Manchester（曼彻斯特大学）
本研究探讨了达西定律下Hele-Shaw细胞和多孔介质中火焰动力学，揭示了马克斯坦数的差异及约束对流体不稳定性的影响。
2026-09-22 physics.flu-dyn
Shape transition and hydrodynamics of vesicles in tube flow
采用轴对称边界元方法，数值研究了低雷诺数压力驱动流场中双层脂质囊泡在圆管中的定常运动和变形。这种流体-结构相互作用问题由三个无量纲参数确定：减少的体积（囊泡非球面性的量度）、几何约束（囊泡有效半径与管半径的比率）和毛细管数（粘性力与弯曲力的比率）。囊泡的物理限制-固定的表面积和封闭的体积，当它被限制在一个管-确定临界限制，超过它不能通过而不破裂其膜。模拟结果以不同限制程度的大范围缩小体积[0.6，0.98]呈现;缩小体积0.6模拟红细胞。我们绘制了一个相图的囊泡形状，并提出了一个形状过渡线分离的降落伞状的形状区域从子弹状的减少体积与限制相空间。我们发现，形状的转变标志着囊泡流动性的行为的变化，特别是对于高度放气的囊泡。最重要的是，高分辨率的模拟使我们有可能检查壁边界和囊泡表面之间的流体动力学相互作用的条件下，非常高的限制，从而提供了限制行为的几个数量的利益，如润滑膜的厚度，囊泡的流动性和它的长度，以及额外的压力降由于囊泡的存在。这种额外的压力降对稀囊泡悬浮液的流变学具有影响。此外，我们提出了各种相关性，并讨论了一些实际应用。
2020-03-12 cond-mat.soft physics.flu-dyn
A universal hydrodynamic transition in confined marine invertebrate larvae
该研究揭示了海洋无脊椎动物幼虫在受限空间中产生普适流体动力学转变的机制，发现涡旋数量随受限程度增加而增多，并基于实验和理论建立了综合流体动力学框架。
2025-06-29 physics.bio-ph physics.flu-dyn q-bio.QM
How to create analogue black hole or white fountain horizons and LASER cavities in experimental free surface hydrodynamics?
本研究在自由表面水通道中验证了跨临界流的流体动力学定律，提出用双障碍物构建黑洞-白视界腔以测试模拟黑洞激光不稳定性，并通过相图讨论了候选流体动力学状态。
2023-07-20 gr-qc physics.flu-dyn
Analogue Wormholes and Black Hole LASER Effect in Hydrodynamics
我们数值研究了在存在表面张力的情况下，空间变化的逆流上的波包。根据速度剖面的细节，我们表明，可穿越和双向模拟虫洞存在于流体力学。在广义相对论中，虫洞的可穿越性的限制在这里是不存在的，因为水波的分散和形成流动剖面的能力不是爱因斯坦方程的解。我们观察到，负能量可以被困在类似的地平线之间，形成一个类似激光的空腔。由于存在两个色散尺度，因此在捕获腔中涉及六个层位，而以前的处理则考虑两个层位和一个色散尺度。
2015-12-10 gr-qc physics.flu-dyn
Influence of inertial confinement on laser-induced bubble generation and shock wave emission
本文扩展Gilmore模型，研究惯性约束对激光诱导气泡生成与冲击波发射的影响，发现飞秒脉冲比纳秒脉冲更具破坏性，并探讨其在显微手术和微流体操控中的应用。
2025-01-23 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Confinement induced three-dimensional trajectories of microswimmers in rectangular channels
该研究通过数值模拟与解析方法，系统探究了矩形通道中不同类型微游泳体的三维轨迹规律，揭示了流体动力相互作用的影响，并提出基于叠加原理的方法解释复杂轨迹的起源。
2023-11-09 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Superradiant droplet emission from a single hydrodynamic cavity near a reflective boundary
研究通过实验考察单个流体力学空腔与浸没反射屏障的相互作用，发现屏障可增强液滴发射并产生随镜像距离变化的正弦超辐射调制。
2024-08-05 physics.flu-dyn quant-ph
Unified Hydrodynamic Analogue of Aharonov-Bohm and Lense-Thirring Effects
OIST Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；International Centre for Theoretical Sciences（国际理论科学中心）；Raman Research Institute（拉曼研究所）；University of Oslo（奥斯陆大学）；Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学）；Condensed Matter i-Lab, Universidad Adolfo Ibáñez（阿道夫·伊巴涅斯大学凝聚态i实验室）；CIIBEC, Research Center（CIIBEC研究中心）
本文通过排水浴槽涡流表面波，展示流体中Aharonov-Bohm相位移和Lense-Thirring框架拖拽的统一类比，通过时间变换将波动方程映射到浅水方程，建立有效矢量势，并通过实验验证拓扑相位和惯性效应。
2026-04-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Stochastic discrete dynamical model for the hydrodynamic analog of a quantum mirage
最近离散动力学模型的步行液滴动力学允许快速数值模拟的水平混沌运动，从而长时间的统计分布的液滴的位置。我们发展了一个离散模型的步行者在一个椭圆形畜栏与两个主导的本征模式。这些本征模式被周期性地激发，每个本征模式具有随机但相关的权重。在每次迭代时，模型计算由于与流体浴的冲击而引起的液滴的水平推进。基于液滴与由本征模激发产生的波场的相互作用来计算推进。我们记录了长时间的统计数据，令人难以置信的是，对于这样一个简单的模型，它们在性质上与实验相似。
2023-02-02 math.DS nlin.CD physics.class-ph
A platform for investigating Bell correlations in pilot-wave hydrodynamics
自2005年发现以来，流体动力学导波系统提供了波粒二象性的具体宏观实现，以及伴随而来的越来越多的量子效应的经典类似物。问题自然出现了，这个系统是否可能支持违反贝尔不等式的统计状态，从而产生量子纠缠的经典模拟。在这里，我们介绍了一个新的平台来解决这个问题，一个数值模型的耦合二分隧道的流体动力学的先导波系统。我们证明了，在一定条件下，贝尔不等式是违反静态贝尔测试由于两个子系统之间的波介导耦合引起的相关性。用两个空间分离的经典粒子建立不可因式分解的状态，引入了量子启发的经典计算的新形式的可能性。
2023-03-03 physics.flu-dyn quant-ph
Near-field Hydrodynamics Disentangles Angular Correlations in Confined Active Suspensions
The University of Tokyo（东京大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
该研究结合实验与流体动力学模拟，发现受限莱茵衣藻悬浮液的粒子间关联由偶极与夹带两种解耦流体动力学模式的竞争决定，揭示了受限活性物质时空关联的流体动力学起源。
2026-08-07 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Shock Physics in Warm Dense Matter--a quantum hydrodynamics perspective
暖密物质（WDM）-一种介于固态和等离子体相之间的奇异的、高度压缩的物质状态，目前受到高度关注，特别是在天体物理学和惯性约束聚变方面。对于后者，特别是压缩冲击的传播至关重要。WDM中冲击波传播的主要未知因素是电子的行为，因为它们受相关性、量子和自旋效应的影响，需要同时考虑。在这里，我们描述的冲击动力学的温暖的稠密电子气使用量子流体动力学模型。从数值流体动力学模拟，我们观察到，量子玻姆压力诱导的剪切力，削弱了冲击的形成和强度。这一点通过对激波形成初期的理论分析得到了证实。我们的理论和数值分析，使我们能够识别特征无量纲冲击传播参数的玻姆力的效果是重要的。
2021-11-23 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Phoretic and hydrodynamic interactions of weakly-confined autophoretic particles
受光粒子利用其表面自生的物理化学梯度进行自我推进。在悬浮液中，它们通过使周围的流体运动来进行流体动力学相互作用，并通过改变其邻居所看到的化学背景来进行化学作用。虽然大多数泳动系统由于浮力效应在密闭环境中发展，但大多数模型都专注于无界流中的相互作用。在这里，我们提出了第一个模型的相互作用的泳动粒子在Hele-Shaw限制，并表明，在这个限制，流体动力学和泳动相互作用不仅共享相同的缩放，但也有相同的形式，虽然在相反的方向。从本质上讲，我们表明，泳相互作用有效地扭转的相互作用，将获得纯粹的流体动力学相互作用的游泳运动员的迹象。然而，流体动力学相互作用不能被忽略，因为它们显著地影响相互作用的大小。然后，该模型用于分析悬架的行为。悬浮液表现出漩涡和集群集体模式决定的粒子之间的取向相互作用，类似于流体动力学游泳者，但在这里由泳动粒子的表面性质;反转的相互作用的迹象往往会减慢游泳运动的粒子。
2019-01-04 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
