Two-fluids plane or axisymmetric Poiseuille flow at optimum: A (quasi)analytical study
该研究解析推导双流体平面/轴对称泊肃叶流动解，分析高黏性流体最大流量的体积分数条件，明确轴对称情形最优的流体分布，得出平面情形下气体黏度趋近于零时液体最大流量为经典泊肃叶流4倍的结论。
2023-05-03 physics.flu-dyn
A multiple-relaxation-time lattice Boltzmann model for simulating incompressible axisymmetric thermal flows in porous media
本文提出了一种多弛豫时间（MRT）格子Boltzmann（LB）模型，在代表性基本体积（REV）尺度下模拟多孔介质中不可压缩轴对称热流。在该模型中，除了D2 Q5 LB方程的温度场，提出了一个D2 Q9 MRT-LB方程求解流场。该模型的源项简单，不含速度和温度梯度项。通过对MRT-LB模型在矩空间的Chapman-Enskog分析，正确地恢复了多孔介质轴对称流动的广义轴对称纳维-斯托克斯方程。通过对几个典型的轴对称多孔介质热问题的数值模拟，验证了该模型的有效性。数值结果与文献报道的数据吻合较好，证明了本文提出的MRT-LB模型模拟多孔介质轴对称热流的有效性和准确性。
2016-03-20 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Compressible flow in front of an axisymmetric blunt object
钝头物体周围的可压缩流有不同的应用，但目前的分析处理是不准确的，仅限于狭窄的参数范围。我们表明，在一个轴对称体前面的流动准确地推导出使用低阶展开的垂直梯度的平行速度。这再现了亚音速和超声速流的测量和模拟的一个球，包括跨音速制度和弓形激波的属性。
2016-11-18 astro-ph.IM physics.flu-dyn
Finite-Difference Investigation of Axisymmetric Inviscid Separated Flows with Infinitely-Long Cusp-Ended Stagnation Zone. Flow around a Sphere
应用经典的Helmholtz问题模拟了轴对称无粘尖端分离绕球流动。采用了两种坐标系：极坐标系用于初始计算，抛物线坐标系更适合于无限长滞止区的研究。引入标度坐标，并设计了自由流方程和伯努利积分的差分格式。分离点不是最初规定的，而是迭代定义的。得到了阻力系数为零的分离流。
1998-10-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lattice Boltzmann Model for Axisymmetric Multiphase Flows
本文提出了一种适用于轴对称多相流的格子Boltzmann（LB）模型。在二维标准格子Boltzmann方程（LBE）中加入源项，使涌现动力学转化到轴对称柱坐标系中。源项是时间和空间依赖性的，并且表示流体相的序参量以及惯性力、粘性力和表面张力力的轴对称贡献。得到了一个有效的显式二阶模型。这是通过考虑离散晶格效应的Chapman-Enskog多尺度分析，使多相流的宏观轴对称质量和动量方程恢复自洽。该模型被扩展到包括减少压缩性的影响。本文研究了粘性液体圆柱形射流通过Rayleigh毛细不稳定性和液滴碰撞形成轴对称平衡液滴的过程以及液滴的振荡、破碎和卫星液滴的形成。计算结果与现有数据的比较表明，令人满意的协议。
2005-03-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Non-axisymmetric Magnetorotational Instabilities in Cylindrical Taylor-Couette Flow
我们研究了在方位角磁场存在下圆柱形泰勒-库埃特流的稳定性，并表明，一个获得非轴对称磁旋转不稳定性，具有方位波数m=1。当Ω_o/Ω_i仅略大于瑞利值（r_i/r_o）^[2]时，临界雷诺数和哈特曼数分别为Re_c ~ 10^3和Ha_c ~ 10^2，与磁普朗特数Pm无关。这些值足够小，因此在PROMISE实验设施中应该可以获得这些不稳定性。
2009-12-29 physics.flu-dyn
MHD flow and heat transfer due to the axisymmetric stretching of a sheet with induced magnetic field
在横向磁场作用下，由于薄板轴对称拉伸而产生的流动，其完整的MHD方程可以用自相似的形式表示。这允许评估感应磁场及其对流动和传热的影响。这个问题涉及三个参数-磁普朗特数，磁相互作用数和普朗特数。数值解的速度场，磁场，和温度，在不同的值的磁普朗特数和磁相互作用数。粘性耗散，焦耳加热，流向扩散的热通量朝向片材的贡献进行了评估。
2016-07-19 physics.flu-dyn
On the saturation of non-axisymmetric instabilites of magnetized spherical Couette flow
我们数值研究了磁化球库埃特流的磁流体不稳定性的饱和。先前的模拟[Hollerbach，2009]证明了根据二维模拟计算的轴对称流对非轴对称扰动线性不稳定的区域。完整的非线性三维模拟[Hollerbach 2009，Travnikov 2011]表明，饱和状态将仅由一个方位波数的谐波组成，尽管随着无量纲参数（Re，Ha）的变化存在分叉和跃迁。在这里，不同aziumthal模式之间的能量传递被公式化为网络。这证明了一种机制或一种模式的饱和和其他不稳定模式的抑制。一个给定的模式增长提取能量的轴对称流，然后饱和的能量转移到其二次谐波等于这个流入。同时，该模式通过促进能量转移到线性稳定模式来抑制其他不稳定模式。
2014-05-05 physics.flu-dyn
An instability mechanism of pulsatile flow along particle trajectories for the axisymmetric Euler equations
研究了无限长圆柱中三维轴对称欧拉方程沿质点轨迹的动力学问题。它表明，如果流入流出迅速增加的时间，相应的层流型的欧拉流是不稳定的（在某种意义上）提供的旋流分量是不小的。这表现出脉动流的不稳定机制。在证明过程中，基本上使用了Frenet-Serret公式和标准正交活动标架。
2016-10-28 math.AP physics.flu-dyn
Eroding dipoles and vorticity growth for Euler flows in $ \scriptstyle{\mathbb{R}}^3$ I. Axisymmetric flow without swirl
对基于反平行涡结构的分析的回顾表明，具有侵蚀环流的结构稳定的涡结构可能为研究$ \scriptstyle{\mathbb{R}}^3$中欧拉方程解中涡度的快速增长提供一条途径。我们在这里检查可能形成这样的结构，在轴对称流无旋流，导致最大的增长的涡度为$t^{4/3}$。我们的研究表明，优化流给$t^{4/3}$增长模仿欧拉方程的精确解，代表一个侵蚀的环形涡偶极子，局部保存动能。偶极截面是经典的Sadovskii偶极的扰动，具有分段恒定的涡度，这打破了封闭流线的对称性。这种扰动的Sadovskii偶极子的结构进行了分析，在大的时间渐近，其预测的性能进行了数值验证。
2015-12-24 physics.flu-dyn
Orientation of non-spherical particles in an axisymmetric random flow
研究了轴对称随机流中非球形刚性颗粒的动力学问题。粒子的运动由Jeffery方程描述，随机流为高斯流，关联时间短，精确计算了粒子取向的定态概率密度函数。四个制度被确定取决于流量的统计各向异性和颗粒的几何形状。如果λ是流动的对称轴，则四种状态是：围绕λ的旋转、λ和-λ之间的翻滚运动、旋转和翻滚的组合以及倾斜于λ的方向的优先对准。
2012-06-05 nlin.CD physics.flu-dyn
SAGE-PINN: A Singularity-free Axisymmetric Geometry-Encoded Physics-Informed Neural Network for Axisymmetric Multiphysics Flow in Cylindrical Coordinates
Indian Institute of Technology Mandi（曼迪印度理工学院）
提出SAGE-PINN，通过变量替换和流函数表示消除轴对称柱坐标奇异性，无需标记数据即可模拟多物理场流动，在狭窄动脉纳米流体流动中验证，速度和温度误差分别低于1.6%和9.1%。
2026-10-08 physics.flu-dyn
Helicity in axisymmetric vortex breakdown
轴向涡的涡破裂现象是地球物理流动（龙卷风和飓风）和工程流动（流过三角翼、Von-Kerman涡发电机）中经常发生的一个重要特征。我们分析了轴对称涡破裂的螺旋度，并提出了一个简化的公式。在这种情况下，负螺旋度被证明符合涡破裂。一个模型问题进行了分析，以验证结果。涡破裂的拓扑结构完全由垂直面内的螺旋度密度决定。我们提出的方法可以被视为原型识别和表征的故障/眼在更复杂的大规模流动，如龙卷风/飓风。
2018-09-21 physics.flu-dyn
Non-axisymmetric instability of shear-banded Taylor-Couette flow
最近的实验表明，剪切带流的半稀释蠕虫状胶束在泰勒-库埃特几何形状表现出流动的泰勒涡的形式不稳定。在这里，我们进行非轴对称的线性稳定性分析的扩散剪切带的Johnson-Segalman模型，并表明，这种不稳定性的性质取决于所施加的剪切速率。对于实验相关参数，我们发现，在应力平台的开始不稳定性是由带之间的界面，而大部分的应力平台是由高剪切速率带的体不稳定性。我们的工作显着改变了最近提出的剪切带流的轴对称分析的基础上的稳定性图。
2012-01-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-uniformly receding contact line breaks axisymmetric flow patterns
利用粒子图像测速技术（PIV）研究了接触线非均匀后移时蒸发液滴内部的流态。在蒸发过程中，当接触线不均匀地后退时，我们观察到一个三维的方位涡对，并且在蒸发过程中维持了破障流场。根据实验结果，我们发现内部流动的涡量大小与相对接触线运动有关。此外，为了解释方位涡对流动的产生，我们考虑了接触线运动和蒸发通量之间的关系，建立了一个理论模型。最后，我们表明，理论模型与实验结果有很好的一致性。
2020-05-16 physics.flu-dyn
On the axisymmetric steady incompressible Beltrami flows
本文用解析和数值方法得到了几种正交坐标系中的Beltrami矢量场。具体而言，轴对称不可压缩无粘稳态Beltrami（Trkalian）流体流动的动机，已被假设发生在龙卷风流模型流量。所研究的坐标系包括那些似乎适合于模拟这种流动的坐标系：圆柱坐标系、球面坐标系、抛物面坐标系、长椭球坐标系和扁椭球坐标系。通常的欧拉方程使用布拉格-霍桑方程的流函数的流动，这是解决解析或数值在每个坐标系下的假设变量的分离性。许多获得的流动可视化通过其流函数在$rz$平面的等值线图。最后，结果相结合，提供一个定性的准静态模型的进展，人们可能会看到在一个旋涡破裂的过程中的流动。本文的结果同样适用于电磁学，其中等效概念是无力磁场。
2019-12-29 physics.flu-dyn
Steady axisymmetric vortices in radial stagnation flows
本文提出径向驻点流中一类含体积线源的轴对称涡旋解，推广了Burgers和Sullivan涡旋，并发现广义Burgers涡旋在雷诺数超过临界值时对二维扰动不稳定。
2024-06-27 physics.flu-dyn
Lattice-Boltzmann model for axisymmetric thermal flows
在这份简短的报告中，热格子玻尔兹曼（LB）模型的轴对称热流在不可压缩的限制。该模型基于双分布函数LB方法，该方法因其良好的数值稳定性而备受关注。与现有的轴对称热LB模型相比，该模型简单，并保留了标准LB方法的固有特征。本文对圆管内热发展层流流动和同轴竖直圆柱环隙内自然对流进行了数值模拟。模拟得到的努塞尔数与解析解和/或以前的研究报告的结果吻合得很好。
2009-05-25 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Heat transfer in the flow of a cold, axisymmetric vertical liquid jet against a hot, horizontal plate
本文研究冷垂直液体射流撞击热水平平板的薄膜流动传热，采用修正Keller box方法获得大Reynolds数高精度数值解，并用先进多项式逼近验证结果。
2023-08-03 physics.flu-dyn
On the symmetry-breaking instability of the flow past axisymmetric bluff bodies
本文揭示轴对称钝体绕流初级分岔源于表面方位涡量，提出基于近尾流涡量与分离泡径向范围的标度律，使临界雷诺数近似恒定，可快速判定流动全局不稳定性。
2025-04-24 physics.flu-dyn
Tumbling of small axisymmetric particles in random and turbulent flows
本文分析了非球形轴对称小颗粒在随机流和湍流中的翻滚。我们计算的Kubo数的微扰展开方面的取向动力学，并获得在拉格朗日关联函数方面的翻滚率。这些捕获流体梯度的优先采样，这反过来又可以引起盘和杆的翻滚速率的差异。我们表明，这是一个弱的影响，在高斯随机流。但是在湍流中，高涡度的持续区域导致盘状物比杆状物翻滚得快得多，如在直接数值模拟中所观察到的那样[Parsa等人，物理修订信函109（2012）134501]。对于较大的粒子（在有限的斯托克斯数下），由于旋转焦散的形成，旋转和平移惯性会影响翻滚速率和粒子碰撞的角度。
2013-12-22 physics.flu-dyn
A general synthetic iterative solver for axisymmetric rarefied gas and electrostatic charged-particle flows
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究提出AxiGSIS求解器模拟稀薄气体和带电粒子流，采用有限体积离散速度方法与GSIS框架，通过双向耦合加速稳态收敛，经四个基准流验证，能准确捕捉流动物理和粒子响应，减少计算开销。
2026-07-24 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Axisymmetric gas-liquid displacement flow under a confined elastic slab
一个圆形的Hele-Shaw单元由一个体积有限的弹性固体包围，可以作为一个流体保险丝：在径向向外的流体流动过程中，固体响应于粘性压力场而变形，使得间隙在入口附近（中心处）扩大，在出口附近（边缘周围）收缩。如果流速超过临界值，出口处的间隙可能完全关闭，从而中断/阻塞流动。在这里，我们考虑注入气体到这样一个软壁Hele-Shaw细胞充满粘性液体。通过对膨胀气泡驱动的轴对称流场的理论模型和数值模拟，发现气泡通过两种机制提高了阻塞临界流速。首先，当界面接近边缘时，它减少了粘性压力梯度使固体变形的长度，这增加了临界流速，在该临界流速以上发生阻塞。其次，气体的压缩相对于入口流率降低了出口流率。因此，对于大的注入速率，建立了一个近阻塞状态，其中出口流速变得独立于注入速率，而是仅取决于界面的瞬时位置。我们的行波模型的气泡前的进步将使未来的降阶建模的非轴对称问题，如粘性指。
2022-12-14 physics.flu-dyn
Nemchinov-Dyson Solutions of the Two-Dimensional Axisymmetric Inviscid Compressible Flow Equations
本文研究了轴对称坐标系下的二维（$2$ D）无粘可压缩流动方程，该方程受理想气体状态方程（EOS）约束。从假设$2$ D速度场在每个相应的空间坐标中是时空可分且线性可变开始，我们继续推导出无限族椭圆形或双曲形、均匀膨胀或收缩的“气云”解。属于该族的特定示例解的构造取决于非线性、耦合、二阶常微分方程系统的解以及感兴趣的附加物理过程（例如，均匀温度或均匀熵流）。这些解决方案的物理和计算影响有关的定量代码验证或模型资格的研究进行了详细讨论。
2020-12-07 physics.flu-dyn
Heat transfer in the flow of a cold, axisymmetric jet over a hot sphere
本文研究了冷液垂直喷流在热球表面形成的薄膜流的传热特性。基于改进的Keller盒方法的高精度数值解说明了基本的物理特征。膜厚分布的解与Pohlhausen积分动量法近似得到的结果和以水为工质的实验观测结果吻合较好，从而基本证实了本文结果的正确性。
2014-03-07 physics.flu-dyn
Axisymmetric multiphase lattice Boltzmann method
提出并验证了轴对称多相流的格子玻尔兹曼方法。该方法能够准确地模拟具有变密度的流动。我们发展了经典的Shan-Chen多相流模型[Phys.Rev.E471815（1993）]。该模型可以用来有效地模拟单相和多相流。通过Chapmann-Enskog展开式和几个算例的数值计算，证明了该方法对轴对称纳维-斯托克斯方程的收敛性。特别是，该模型是基准的准确性再现的动态的轴对称液滴的振荡和毛细管破裂的粘性液体线程。数值解和解析解之间有很好的定量一致性。
2013-10-07 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Arbitrary axisymmetric steady streaming: Flow, force and propulsion
在微观尺度上诱导混合的一种成熟的方法是利用稳定流动产生的流动。定常流动是一种经典的流体动力学现象，其中，在本体中或沿着边界的时间周期性强迫通过惯性增强以引起非零净流。基于简单几何强迫的经典工作，并由弹性胶囊和气泡的复杂形状振荡激发，我们开发了数学框架来量化具有任意轴对称时间周期边界条件的球体的稳态流。我们计算流动渐近小振幅振荡的边界中的限制，其中粘性渗透长度尺度远小于身体。在这种情况下，流动具有边界层结构，并且通过渐近匹配来求解流体运动。我们的结果，在无滑移边界条件的情况下，并扩展到包括振动自由表面的运动，恢复经典的工作作为特殊情况。我们说明了我们的解决方案给出的流结构，并提出了一个小规模的力生成和合成运动的应用我们的结果。
2015-11-30 physics.flu-dyn
Numerical study on the axisymmetric state in spherical Couette flow under unstable thermal stratification
本文数值研究了不稳定热分层条件下双同心球边界差分旋转之间的剪切流，即所谓的球形Couette流，重点研究了内半径与间隙宽度相当的宽间隙情况下的轴对称/非轴对称过渡边界。虽然在没有热因素的情况下，SCF的过渡已被实验证实，但对SCF的热不稳定性，特别是在宽间隙情况下与地球物理问题相关的知识不足，主要是基于数值分析，我们的动机是通过参数扩展来弥合知识差距。我们再次确认，在没有热效应的过渡是由一个干扰可视化为一个螺旋形图案与n臂延伸从赤道区的极点在每个半球，在临界雷诺数，Recr，如前所述。随着热因子的增加，浮力效应有助于系统旋转，触发向非轴对称状态的转变，导致相对减少的Recr。这与在低雷诺数下系统旋转通过科里奥利效应明显抑制向热对流态转变的结果相反。本研究阐明了轴对称状态的存在被限制在一个封闭的区域内的扩展参数空间，沿边界的螺旋图案实验观察到的SCF连续连接到经典的球形Benard对流状态。
2019-03-18 physics.flu-dyn
Orientational dynamics of weakly inertial axisymmetric particles in steady viscous flows
研究了定常流中弱惯性轴对称粒子的定向动力学。我们推导出一个渐近运动方程的单位轴向矢量沿粒子的对称轴，适用于小斯托克斯数St，并为任何轴对称粒子在任何稳定的线性粘性流。这种减少动力学分析在两种方式，都属于一个简单的剪切流的情况下。在这种情况下，惯性引起进动和章动之间的耦合。这种耦合影响了粒子的动力学，打破了杰弗瑞轨道的简并性，并产生了两个极限周期轨道。我们计算的领先顺序Floquet指数的限制周期轨道，并分析表明，扁长物体往往翻滚的轨道，而扁圆形物体往往日志滚动轨道，与以前的分析和数值结果一致。其次，我们分析了旋转噪声时的极限轨道的作用。我们制定的福克-普朗克方程描述的轴对称粒子的取向分布，适用于小St和一般Peclet数Pe。通过球谐函数展开得到的Fokker-Planck方程的数值解表明，当Pe St << 1时，定态取向分布接近于无惯性的情况，而当Pe >> 1/St >> 1时，它们由惯性效应决定，尽管很小。
2013-07-10 physics.flu-dyn
Large- and small-amplitude shock wave oscillations over axisymmetric bodies in high-speed flow
在马赫数为$M = 6$的高超声速风洞中研究了高速均匀流场中带钝头轴对称底部的圆锥体上的自持激波振荡现象。流动和激波动力学由两个无量纲几何参数决定，这两个参数由机身的三个长度尺度表示，其中两个与锥形前体有关，一个与底部有关。从这些实验中的时间分辨纹影图像揭示了存在两个不同的状态的冲击波振荡的流量，并允许在两个参数空间的非定常边界的映射。提出了解释振荡和激波系统从稳态到振荡态转变的物理机制。与文献中报道的尖峰钝体上激波振荡的规范单参数问题相比，本问题的双参数性质引入了不同的元素到流动动力学中。
2020-12-20 physics.flu-dyn
Data-driven prediction of complex flow field over an axisymmetric body of revolution using Machine Learning
高效率、高精度地模拟轴对称旋转体（ABR）的绕流问题是工程设计的重要要求。在这篇文章中，ABR的流场预测使用机器学习（ML）算法，使用训练的ML模型作为替代经典的计算流体动力学（CFD）的方法。流场被近似为流场中位置的x和y坐标以及计算域入口处速度的函数。开发ML模型所需的数据来自基于高保真雷诺应力输运模型（RSTM）的模拟。使用验证来确定训练的ML模型的最佳超参数。经过训练的ML模型可以快速预测流场，并且与传统的CFD方法相比具有数量级的速度。将压力、速度和湍流动能的预测结果与CFD基线数据进行比较，发现基于ML的代理模型预测结果与CFD结果一样准确。这项调查提供了一个框架，快速，准确的预测流量的情况下，是至关重要的工程设计。
2021-11-15 physics.flu-dyn
Impact of impellers on the axisymmetric magnetic mode in the VKS2 dynamo experiment
在2006年9月成功进行的VKS 2（冯卡门钠2）发电机实验中，观察到的磁场显示出很强的轴对称分量，这意味着流场的非轴对称分量正在起作用。通过模拟的感应效应的螺旋流动之间的叶轮的叶片在运动发电机代码，我们发现，轴对称的磁模式被激发，并成为主导的发电机阈值附近。控制参数是平均流的磁雷诺数、测量感应效应的系数、$α$和边界条件的类型（钢叶轮的真空和软铁叶轮的正常场）。我们表明，使用现实的$α$值，所观察到的临界磁雷诺数，$Rm^c \approx 32$，可以很容易地达到铁磁边界条件。我们推测，在这个实验中实现的发电机行动可能不相关的大部分流量的湍流，而是由叶轮引起的α效应。
2008-07-10 physics.flu-dyn
The Flow of Power-Law Fluids in Axisymmetric Corrugated Tubes
本文提出了一种推导层流区压降与流量关系的解析方法，并将其应用于幂律流体通过轴对称波纹管的流动。该方法在一定的限制条件下对流体和管形是通用的，也可以用作数值积分的基础，其中解析表达式由于数学或实际复杂性而难以获得。以五种收敛-发散几何为例说明了该方法的应用。
2010-06-13 math-ph math.MP physics.flu-dyn
From annular cavity to rotor-stator flow: nonlinear dynamics of axisymmetric rolls
本文利用同伦方法将转子-定子流动连续变形为环形流动，数值揭示曲率增大时超临界分支向高雷诺数移动、混沌亚临界分支接管的转捩路径，并提出多重共振导致辊配对的新机制，首次确定轴对称失稳临界点。
2025-06-16 physics.flu-dyn
Bypassing Cowling's theorem in axisymmetric fluid dynamos
本文对球域内轴对称强迫流产生的磁场进行了数值研究。在足够小的雷诺数Re下，流动是轴对称的，并且在临界磁雷诺数Rmc以上产生赤道偶极子。因此，磁场打破了轴对称，与考林定理一致。然而，当Re较大时，磁场的这种结构被占主导地位的轴向偶极子所取代，并且允许流中的非轴对称波动。我们在这里表明，即使在没有这样的波动，轴向偶极子也可以产生，在低Re，通过二次分叉，当Rm增加到发电机阈值以上。因此，系统总是找到一种方法来绕过考林定理所施加的约束。我们理解的动力学行为，结果从赤道和轴向偶极模式的相互作用，使用简单的模型方程的振幅来自对称参数。
2008-05-14 physics.flu-dyn
Numerical Simulation of Fibre Suspension Flow through an Axisymmetric Contraction and Expansion Passages by Brownian Configuration Field Method
本文将有限单元法与布朗位形场（BFC）法相结合，模拟了轴对称收缩和膨胀通道中的纤维悬浮流动。为了解决高浓度下的高应力问题，采用离散自适应粘弹性应力分裂（DAVSS）方法。对于不同几何比的轴对称收缩和膨胀通道，所得结果与现有的本构模型和实验进行了比较。对于稀相悬浮液，计算的涡长与文献中的实验值吻合较好。数值计算结果清楚地显示了体积分数和高宽比的增加对涡增强的影响。还研究了纤维长径比对涡长的影响。结果表明，对于低膨胀比流动，角区涡的尺寸与纤维浓度和纤维长径比无关，而对于收缩流动，角区涡的尺寸随纤维浓度的增加而增加。这一发现表明，在以往的工作中，传统上采用的对齐的纤维近似不准确地描述纤维运动的效果，和目前的BFC方法被认为是更适合于稀纤维悬浮液的流动。在数值方面，DAVSS的就业提高了数值稳定性的存在下，高浓度的纤维在流动中。
2008-11-10 physics.flu-dyn
Global stability analysis of axisymmetric liquid-liquid flow focusing
本文用数值计算和实验方法分析了一股液体流与另一股液体流在轴对称喷嘴中同向流动时产生的定常喷射流的稳定性。我们计算的全球本征模表征这种配置的小振幅扰动的响应。从而确定了导致稳定喷射流不稳定的临界条件。不稳定扰动根据其振荡特征和它们起源的区域（对流和绝对不稳定）进行分类。我们推导和解释的速度场的一个简单的标度律来预测所发射的射流的直径。数值稳定性极限与实验结果进行了比较，发现合理的协议。实验证实了全局稳定性分析所预测的两种失稳机制的存在。
2020-09-22 physics.flu-dyn
Global stability analysis of axisymmetric boundary layers
本文对不可压圆柱轴对称边界层的线性整体稳定性进行了分析。在入口处，底部流动平行于圆柱的轴线。沿流向的压力梯度为零。基本流速剖面在性质上是完全不平行和不相似的。边界层在空间方向上连续增长。在圆柱极坐标系下，推导了扰动流量的线性化Navier-Stokes（LNS）方程。LNS方程与齐次边界条件一起构成广义特征值问题。由于基流是轴对称的，扰动在方位角方向上是周期性的。用Chebyshev谱配置法和Arnoldi迭代法求解一般特征值问题。计算了雷诺数范围和不同方位波数下的全球时间模式。计算的本征模的最大虚部是负的，因此流动是暂时稳定的。本征模的空间结构表明，流动是对流不稳定的，因为扰动振幅的大小和幅度增长时，向下游移动。在低雷诺数下，轴对称边界层的整体模态比二维平板边界层的整体模态稳定。然而，在高雷诺数下，它们接近于二维平板边界层。因此，在低雷诺数下，横向曲率的阻尼效应是显著的。的波动性质的扰动被发现最不稳定的本征模。
2016-08-29 physics.flu-dyn
Diffusive dynamics and stochastic models of turbulent axisymmetric wakes
本文提出用非线性二维朗之万方程建模轴对称体湍流尾流，以确定性部分刻画低雷诺数对称性破缺、随机部分刻画湍流涨落，并通过理论与实验对比提取模型参数。
2015-06-11 physics.flu-dyn
Experimental study on the wall-pressure fluctuations of flow over an axisymmetric hull
School of Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学海洋与土木工程学院）；State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学海洋工程国家重点实验室）
本研究通过高保真实验数据揭示高速水下车辆湍流边界层中壁面压力波动的特性，量化雷诺数效应及频谱缩放定律，为流噪声预测模型提供基准并支持更安静的水下车辆设计。
2025-12-26 physics.flu-dyn
Linear and Secondary Instabilities in Incompressible Axisymmetric Boundary Layers: Effect of Transverse Curvature
Tutty等人曾指出过圆柱轴向流中的不可压缩边界层。al.（\cite{tutty}）比二维边界层更稳定，其中螺旋模式是最不稳定的。本文研究了这种流动的二次不稳定性。这里所示的层流对于二次扰动在高横向曲率下总是稳定的，这与线性模态的类似观察结果一起意味着流过薄圆柱体的流动很可能保持层流。一对最不稳定的二次模（$m_+$和$m_-$）的方位波数与一次模（$n$）的方位波数有$m_+=2n$和$m_-=-n$的关系。基流在任何曲率下都是无粘稳定的。
2008-07-25 physics.flu-dyn
Near-wall forces on a neutrally-buoyant spherical particle in an axisymmetric stagnation-point flow
作用于中性浮力球形颗粒浸没在壁有界的轴对称驻点流（Hiemenz-Homann流）的水动力预测，基于一个合适的形式的互易定理。建立了一个近似代数形式的未扰动速度场，模仿整个边界层的实际携带流的逐渐过渡，从一个纯线性应变流在散装的抛物线流在壁。颗粒雷诺数被假定为小的和预测的基础上的蠕动流假设首先推导。然后，惯性修正计算，假设粒子站在足够接近的墙，后者是在内部区域的干扰。颗粒和周围流体之间的随时间变化的滑移速度的预测得到的微分方程的形式，首先假设颗粒沿流动对称轴移动，然后扩展到在任意径向位置释放的颗粒的分析。在前一种情况下，这些预测与数值模拟提供的结果进行了比较。当应变为基础的雷诺数（建立在颗粒半径和应变率在散装）超过$0.1$，有限惯性效应，由于颗粒与壁的相互作用和颗粒和流体之间的相对加速度被发现大大修改的方式滑移速度随到壁的距离而变化。
2020-11-21 physics.flu-dyn
Axisymmetric flows on the torus geometry
我们提出了一系列解析可解的环面几何上的轴对称流动。对于单组分流动，我们描述了理想流体的声波传播，以及等温和热流体的剪切波和纵波的粘性阻尼。与平面几何的情况不同，环面上的非均匀曲率需要不同的本征频率谱和它们相应的基函数。这有几个有趣的后果，包括打破偶模和奇模之间的简并性，甚至在完美流体的流动中也缺乏周期性，以及极向方向上具有速度分量的流动失去伽利略不变性。对于多组分流动，我们研究了轴对称流体条纹的平衡构型和弛豫动力学，用Cahn-Hilliard方程描述。我们发现，在平衡位置的条纹作为其面积的函数$ΔA$的二级相变。这种相变导致拉普拉斯压力对$ΔA$的复杂依赖性。我们还推导出欠阻尼振荡动力学条纹接近平衡。此外，放松轴对称的假设，我们得到的条件下，条纹变得不稳定。在所有的情况下，分析结果确认使用有限差分Navier-Stokes求解器数值。
2020-07-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Statistical mechanics of Beltrami flows in axisymmetric geometry: Theory reexamined
基于螺旋度守恒、角动量守恒和微观能量守恒，考虑了不可压轴对称欧拉方程的一种简化热力学方法。统计平衡态是通过在这些唯一的约束下最大化玻尔兹曼熵而获得的。我们假设这些约束是由强迫和耗散的性质选择的。波动被发现是高斯，而平均流量是在贝尔特拉米状态。此外，我们还证明了在固定螺旋度、角动量和微观能量时熵的最大化等价于在固定螺旋度和角动量时宏观能量的最小化。这从统计力学上证明了这种选择性衰变原理的合理性。这些理论预测与von Karman湍流的实验符合得很好，并提供了一种方法来测量湍流的温度和检查波动耗散关系（FDR）。松弛方程推导出，可以提供一个有效的描述的动态贝尔特拉米状态和高斯分布的逐步出现。它们还可以提供数值算法来确定最大熵状态或最小能量状态。
2010-07-01 physics.flu-dyn
Vortex dynamics under pulsatile flow in axisymmetric constricted tubes
更好地了解如何涡的发展和传播下脉动流可以揭示重要的混合和运输过程，包括过渡到湍流制度发生在这样的系统。例如，阻塞动脉模型中脉动流的表征有助于鼓励对与形态学、血液粘度、壁弹性和流速变化相关的流动诱导现象的研究。本文采用轴对称刚性模型研究了不同收缩度（$d_0$）、平均雷诺数（$\bar{Re}$）和Womersley数（$α$）下的流动特性。采用数字粒子图像测速仪（Digital Particle Image Velocimetry）实验获得速度场，并进行数值模拟。对于数据的采集，$\bar{Re}$在385至2044之间变化，$d_0$为1.0 cm和1.6 cm，并且$α$在实验中在17至33之间变化，在数值模拟中在24至50之间变化。所考虑的雷诺数的结果表明，流型包括两个主要结构：围绕管轴的中心射流和邻近管内壁的回流区，其中涡流脱落。使用涡量场，跟踪涡的轨迹，并计算它们在其寿命期间的位移。分析得出了最大涡位移的标度律方程，该方程是取决于系统参数Re和$α$的无量纲变量的函数。
2019-12-12 physics.flu-dyn
Subcritical and supercritical bifurcations in axisymmetric viscoelastic pipe flows
最近Garg等人在Phys. Rev. Lett.，121.024502（2018）。从非线性的角度来看，这意味着与亚临界牛顿管流相比，流动可以过渡到超临界湍流。粘弹性管流亚临界和超临界分岔的实验证据已被报道，但这些非线性现象尚未得到理论研究。在这项工作中，我们研究了弱非线性稳定性的流动进行多尺度扩展的线性临界条件附近的扰动。扰动参数为雷诺数，其余参数均为无扰动参数。导出了三阶Ginzburg-Landau方程，其系数表示了流动的分叉类型。在探索了一个大的参数空间后，我们发现，聚合物浓度起着重要的作用：在高聚合物浓度（或小的溶剂-溶液粘度比$β\lessapprox0.785$），非线性稳定的流动，表明流动将分叉超临界，而在低聚合物浓度（$β\gtrapprox 0.785$），流动分叉是亚临界的。结果同意定性与实验观察到的关键$β\approx0.855$。UCM流体的管流可以是线性不稳定的，其分叉类型也是超临界的。在$β$的固定值处，当$Wi$足够大时，Landau系数与Weissenberg数的倒数（$Wi$）成比例。目前的分析提供了一个理论上的理解，最近的研究超临界和亚临界路线的弹性惯性湍流粘弹性管流。
2021-08-19 physics.flu-dyn
Axisymmetric viscous gravity currents flowing over a porous medium
我们研究了轴对称传播的粘性重力流在一个深多孔介质，它也排水。的传播和排水的电流的模型的开发和数值求解的情况下，从一个点源的恒定输入。在这种情况下，一个稳定的状态是可能的，其中排水平衡的输入，我们提出的分析表达式所得到的稳定的配置文件和径向范围。我们证明了我们的实验，它使用的床垂直排列的管作为多孔介质，和理论预测的演变和稳定状态之间的良好协议。然而，类似的实验，使用玻璃珠作为多孔介质表现出各种意想不到的行为，包括过冲的稳态半径和随后的撤退，从而突出了多孔介质的几何形状和渗透性结构在这些系统中的重要性。
2009-01-28 physics.flu-dyn
Peristaltic pumping in thin, non-axisymmetric, annular tubes
本文研究了矩形通道、圆管和同心环形空间中由壁面波动引起的粘性流体二维层流流动。在这里，我们研究蠕动流在非轴对称的环形管，其中的流动是三维的，与方位角运动。这种几何形状的动机是实验观察到的脑脊髓液沿血管周围空间（PVS）周围的动脉，这是至少部分地由蠕动泵驱动。这些PVS在横截面上与由内圆（动脉壁）和外椭圆（PVS的外边缘）组成的可调模型很好地匹配，不一定同心。我们使用这个模型，它可能有其他的应用，作为数值模拟的基础蠕动流。我们使用有限元方法来计算由内壁的传播正弦径向位移驱动的流动。与同心圆环中的蠕动流不同，该流动是完全三维的，流线在径向和轴向方向上摆动。我们研究的依赖性的流量上的外椭圆形壁的伸长和偏心的配置。我们发现，时间平均体积流量随椭圆度或偏心率的增加而减小。由壁波引起的方位角压力变化驱动振荡的方位角流进出较窄的间隙。在方位角方向上的附加剪切运动将增强这些流动中的泰勒色散，这种效应可能具有实际应用。
2020-07-29 physics.flu-dyn
Thermodynamics of MHD flows with axial symmetry
我们提出的战略的基础上极值化原则，在磁流体力学（MHD）的轴对称方程的情况下。在磁流体力学轴对称方程的约束下，利用最小能量原理研究了平衡形状。我们还提出了一种基于最大能量耗散原理的数值算法，以一致的方式计算平衡态。然后，我们发展了这种流动的统计力学，并恢复了相同的平衡态，给出了最小能量原理的理由。我们发现，波动服从高斯形状，我们之间的联系，在粗粒度尺度上的卡西米尔守恒和能量耗散的过程。
2004-07-05 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Microswimmers in an axisymmetric vortex flow
微泳者在各种生物物理环境中都会遇到。当与流场相互作用时，它们表现出有趣的动力学特征，如捕获、聚集和优先取向。理解这些特征的一个重要步骤是澄清流体动力学流动与微型游泳者运动和形状的相互作用。在这里，我们研究了二维轴对称涡流中椭球微泳者的动力学。尽管这个简单的设置，我们发现令人惊讶的丰富的动态，这可以全面的动力系统理论的框架内的特点。通过将底层相空间的固定点结构分类为运动性和微泳者形状的函数，我们揭示了相空间的拓扑结构，并确定了微泳者被困在漩涡中的条件。对于球形微泳者，我们确定哈密顿动力学，这是打破了不同形状的微泳者。我们发现，长椭圆形的microswimmer倾向于对齐平行的速度场，而扁圆形的microswimmer倾向于保持垂直于it.Additionally，我们发现，旋转噪声允许microswimmer逃离涡与系统的鞍点附近的逃逸率增强。我们的研究结果澄清了形状和运动的优先集中和集群的发生的作用，并提供了一个起点，以了解更复杂的流动的动态。
2020-10-01 physics.flu-dyn
Axisymmetric gravity currents in anisotropic porous media
研究了水平渗透率大于垂直渗透率的各向异性多孔介质中轴对称重力流的运动。经典轴对称重力流在原点附近存在非物理奇点。我们解决这个问题，考虑一个压力占主导地位的区域附近的原点，允许从源的垂直流动，使目前仍然是有限的深度，而超出这个区域的流量是重力为主。在早期，内部压力驱动区域控制电流的扩散，但在后期，内部区域占据电流的逐渐较小的部分，使得半径以$\sim t^{3/7}$的形式增加，而靠近原点的深度以$\sim t^{1/7}$的形式增加。各向异性的存在突出了这一现象，因为垂直渗透率通过原点附近的压力驱动流在后期保持对流动的影响。利用这些结果，我们提供了一些定量的见解占主导地位的动态控制CO $_2$迁移通过可渗透含水层，发生在碳捕获和储存的背景下。
2022-02-03 physics.flu-dyn
Connections between centrifugal, stratorotational and radiative instabilities in viscous Taylor-Couette flow
“Rayleigh线”$μ=η^2$（其中$μ=Ω_o/Ω_i$和$η=r_i/r_o$分别是内柱（下标“i”）和外柱（下标“o”）之间的旋转和半径比）被认为是非分层无粘Taylor-Couette流中轴对称和非轴对称模式的离心不稳定性（CI）的极限。已知反气旋旋转比超过这条线时会出现非轴对称平流旋转不稳定性（SRI），即轴向稳定分层泰勒-库埃特流的$η^2<μ<1$，但CI和SRI在$μ<η^2$范围内的竞争尚未得到解决。在本文中，我们在有限雷诺数Re下建立了两种不稳定性之间的连续联系，正如M。Le Bars & P. Le Gal，Phys. Rev. Lett. 99，064502（2007），使得它们在开始时无法区分。这两种不稳定性也连续连接到有限Re的辐射不稳定性。这些结果表明，复数冲击粘度对该流动的线性稳定性具有影响。与无粘理论的其他几个定性差异被发现，其中一个非轴对称模式的不稳定性本地化的外圆柱没有分层，和不稳定的模式传播对内圆柱旋转分层。粘性和分层的结合也可能导致（轴对称）泰勒涡分支之间的“碰撞”，导致在过去的实验中已经观察到的轴对称振荡状态。也许更令人惊讶的是离心式的螺旋模式超出瑞利线的不稳定性，所造成的分层和粘度的联合效应。阈值$μ=η^2$似乎仍然是，然而，一个不可逾越的轴对称模式的不稳定性限制，无论分层，粘度，甚至扰动幅度。
2016-09-21 physics.flu-dyn
Energy Transfer Dynamics Generated by Non-Axisymmetric Tornado-Type Flows
针对湍流能量级联统计描述缺乏底层流体动力学联系的问题，本研究通过构建非轴对称弯曲柱域内的龙卷型流，揭示了能量传递对应的特定涡旋动力学，为湍流物理机制研究提供了新视角。
2025-09-06 cs.NA math.AP math.NA
Experimental study of libration-driven zonal flows in non-axisymmetric containers
导致天体纵向天平动的轨道动力学也导致椭圆变形的赤道核幔边界。边界的非轴对称性导致了假设的刚性地幔和下伏低粘度流体之间的地形耦合，本文实验研究了非轴对称边界对纵向天平动驱动的纬向流的影响。对于足够大的赤道椭圆率，我们报告间歇性的空间填充湍流在特定频段的共振频率与较大幅度的纬向流。间歇性湍流的机制尚未明确确定。然而，最近在三轴和双轴椭球体中的数值模拟表明，它可能与椭圆不稳定性的增长和崩溃有关（Cebron等人，2012年）。在共振带之外，我们发现背景流是层流，带状流变得与一阶几何无关，这与Ekman边界层中的非线性机制一致（例如，Calkins等人; 2010，Sauret和Le Dizes，2012 b）。
2013-01-22 physics.flu-dyn physics.geo-ph
