Capturing multiscale interactions in fluid flow via Lagrangian coherent structures and modal analysis
University of Southern California（南加州大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Stanford University（斯坦福大学）；University of Washington（华盛顿大学）
本文通过拉格朗日相干结构和模态分析方法，研究流体流动中多尺度相互作用的动态机制，提供对模态分解的深入物理理解。
2026-08-13 physics.flu-dyn
Discover the GLM and pseudo-Lagrangian equations of fluid dynamics on four pages
University of York（约克大学）
本文通过四页内容推导流体动力学中GLM和伪拉格朗日方程，以无粘不可压缩流体为案例，阐述其原理与方法。
2026-03-08 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Lagrangian dynamics of incompressible thermofluids
流体动力学的一个关键方面是正确定义的\textit{% phase-space}拉格朗日动力学的特点是任意流体元素的不可压缩流体。除了是一个未解决的理论问题的根本重要性，这个问题是相关的展示流体动力学和经典动力学系统之间的联系不可压缩和非等温流体，通常建立在：a）一个\textit{configuration-space}拉格朗日描述的流体元素的动力学; b）一个动力学描述的分子动力学，基于离散表示的流体。本文的目的是表明，精确的拉格朗日动力学可以建立在不可压缩流体的逆动力学理论（IKT）的基础上最近指出（\textit{et al.}，2004-2006，\cite{Ellero2004}）。该结果是通过采用基于流体的\textit{restricted phase-space representation}的IKT方法得到的，其中位形空间与物理流体域一致。该结果在应用流体动力学和计算流体力学中具有潜在的重要意义。
2008-06-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Multiscale Lagrangian Fluid Dynamics Simulation for Polymeric Fluid
我们已经开发了一种多尺度拉格朗日流体动力学的模拟技术，以解决与聚合物流体的历史依赖性有关的分层问题。本文采用拉格朗日粒子流体动力学技术（改进的光滑粒子流体动力学）和随机粗粒聚合物模拟器（哑铃模型）相结合的多尺度模拟方法研究了稀聚合物流体的流动动力学。我们已经证实，我们的方法是很好地与哑铃模型对应的本构方程所获得的宏观结果一致，所观察到的微观热波动出现在宏观流体动力学的色散现象。
2009-12-10 physics.chem-ph physics.comp-ph physics.flu-dyn
Mini-Conference on Hamiltonian and Lagrangian Methods in Fluid and Plasma Physics
2002年11月14日，作为美国物理学会等离子体物理分部第44次会议的一部分，举行了一次关于流体和等离子体物理中的哈密顿和拉格朗日方法的小型会议。本文总结了在小型会议期间举行的会谈中提出的材料，该会议是为了纪念艾伦·考夫曼75岁生日而举行的。
2003-01-30 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
DeepLag: Discovering Deep Lagrangian Dynamics for Intuitive Fluid Prediction
Tsinghua University（清华大学）
针对欧拉视角下流体动力学难以预测的问题，提出DeepLag方法，通过追踪自适应采样关键粒子发现隐藏拉格朗日动力学，结合拉格朗日与欧拉信息实现高效可解释的流体预测，在多类任务中表现优异。
2024-11-02 cs.LG physics.flu-dyn
A Lagrangian Model to Predict Microscallop Motion in non Newtonian Fluids
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
开发模型来预测微型机器人或小得多的机器人在低雷诺数范围内的流体中移动，特别是在非牛顿流体中移动的运动的需要不能低估。本文开发了一个基于拉格朗日的模型，这样的机制-一个双连杆机构称为微扇贝，在低雷诺数环境中的非牛顿流体。建模过程中，通过传统的拉格朗日构造的两连杆机构，然后继续使用基于经验的模型，粘度，以完成动态模型的外部流体力建模。对不同的初始条件和非牛顿流体的关键参数进行了数值模拟，并与已有的相同条件下的实验结果进行了比较，验证了模型的正确性。最后，为了实现控制算法，我们探讨在某些配置的系统的可访问性。
2019-02-15 cs.RO physics.flu-dyn
Lagrangian dynamics of thermal tracer particles in Navier-Stokes fluids
流体动力学中的一个关键问题是表征规定的理想流体（即，continua），其与在相同流体中移动的所谓的\textit{ideal tracer particles}的动力学有关。根据定义，这些粒子是无限小尺寸的粒子，它们不会产生流体场的显著扰动，并且它们之间不会相互作用。在这项工作中，我们指出，不可压缩的Navier-Stokes流体的相空间拉格朗日描述可以通过一个特定的子集的理想示踪粒子，表示为热粒子。对于这些颗粒，它们相对于局部流体速度的相对速度的大小仅由动压确定，而动压又与流体压力唯一相关。热示踪粒子的动力学示出生成的流体场的时间演化通过一个合适的统计模型。结果达到引入1-D的统计描述的流体完全基于合奏的热示踪剂颗粒。特别是，它被证明，热粒子的统计可以唯一地定义，要求这些粒子的初始相对速度的方向被定义由一个合适的家庭的随机共面单位矢量。
2009-06-05 physics.class-ph physics.flu-dyn
Lagrange2D: A Mathematica package for Lagrangian analysis of two-dimensional fluid flows
我们介绍拉格朗日2D，数学软件包的分析和表征复杂的流体流动使用拉格朗日传输度量。拉格朗日2D包括内置的函数，用于集成随时间变化的二维流的轨迹的集合，以及用于计算各种感兴趣的量的实用程序，例如有限时间李雅普诺夫指数，拉伸矢量场，分形维数和冲洗时间。该软件包还包括用于可视化运输和路径以及生成视频的工具。该软件包旨在通过识别拉格朗日相干结构和其他感兴趣的量来简化任意流的快速表征。该软件包的开源代码可在GitHub上获得：\url{https://github.com/williamgilpin/lagrange2d}
2019-08-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Lagrangian averaging of singular stochastic actions for fluid dynamics
该研究通过半鞅拉格朗日粒子轨迹期望构建不可压缩流体亚网格模型，基于流映射的拉格朗日分解，结合Magnus展开、Malliavin微积分和泰勒假设的随机类似物，推导出各向异性拉格朗日平均欧拉方程以实现平均速度封闭。
2025-04-14 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Lagrangian quantum turbulence model based on alternating superfluid/ normal fluid stochastic dynamics
受最近对嵌入湍流量子液体中的拉格朗日示踪粒子的速度和加速度统计测量的启发，我们提出了一个新的量子湍流中示踪粒子动力学的超统计模型。我们的模型由随机序列S/N/S/...其中粒子在超流体（S）中度过一段时间，在正常流体（N）中度过一段时间。该模型导致超流中产生的幂律分布和正常液体中的高斯分布的叠加，与实验测量非常一致。我们包括记忆效应到我们的分析和概率密度和关联函数目前的分析预测。
2014-08-09 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
New Lagrangian diagnostics for characterizing fluid flow mixing
提出了一种新的拉格朗日诊断族，并提出了一种描述混合的特殊形式：轨迹的最大范围（MET）。它使相干结构和它们的动态检测在二维（和潜在的三维）非定常流在有界和开放域。它的计算比我们已知的所有其他拉格朗日诊断容易得多，并提供了新的见解关于混合性质的短期和长期的时间尺度和空间图和分布图。我们证明了它的适用性，二维流动使用两个玩具模型和一组数据的表面电流从地中海。
2014-02-11 nlin.CD physics.flu-dyn
Time-analyticity of Lagrangian particle trajectories in ideal fluid flow
众所周知，流体流动的欧拉和拉格朗日结构可以是完全不同的;例如，理想流体流动可以具有平凡的（静态的）欧拉结构，同时显示混沌流线。在这里，我们表明，理想的流动有限的空间平滑度（初始涡度，只是比连续好一点），然而，时间分析拉格朗日轨迹之前，初始有限的平滑度丢失。为了证明这样的结果，我们使用一个鲜为人知的拉格朗日制定的理想流体流动的柯西在1815年提交的手稿奖的法国科学院。这种提法导致简单的递归关系的拉格朗日映射的时间泰勒系数从初始到当前的流体粒子的位置，然后可以使用初等方法的系数有界。我们首先考虑各类不可压缩流体流动，由欧拉方程，然后转向宇宙学相关的可压缩流的情况下，由欧拉-泊松方程。
2014-04-12 astro-ph.CO math-ph math.AP
Phase-space Lagrangian dynamics of incompressible thermofluids
理想流体（即连续介质）中的相空间拉格朗日动力学通常与所谓的{ \it理想示踪粒子}有关。后者，原则上可以允许有任意的初始速度，被理解为无限小尺寸的粒子，它们不会产生流体的显著扰动，并且它们之间不相互作用。一个尚未解决的理论问题是正确定义它们在理想流体中的动力学。这个问题是相关的，以展示流体动力学和经典动力学系统之间的联系，根据规定的流体系统，它唯一地产生其时间演化。本文的目的是表明示踪粒子动力学可以{ \it精确}建立一个任意的不可压缩流体唯一的基础上的逆动力学理论（IKT）的建设（Tessarotto \textit{et al.}，2000-2008）。作为一个例子，不可压缩的牛顿热流体的情况下，在这里考虑。
2009-05-31 physics.class-ph physics.flu-dyn
Non-Abelian Fluid Dynamics in Lagrangian Formulation
本文给出了流体动力学的非阿贝尔推广，它可以应用于夸克-胶子等离子体。这些理论提出了一个辛/拉格朗日公式，并涉及一个流体推广的Kirillov-Kostant形式众所周知的李群理论。在我们最简单的模型中，流体以速度v流动，并且存在非阿贝尔色电/磁E^a / B^a场，流体感受到形式为Q_a E^a +（v / c）\times Q_a B^a的洛伦兹力，其中Q_a是时空局部非阿贝尔电荷，满足具有规范协变导数的流体Wong方程[（D_t + v \cdot D）Q ]_a = 0。
2002-10-16 hep-ph hep-th math-ph
New equation for lagrangian incompressible fluid flows applied to turbulence
拉格朗日湍流领域的理论发展是困难的，因为拉格朗日流的演化方程是隐式的，与欧拉流相反。本文构造了高雷诺数下不可压拉格朗日流体流动的{ \it精确}显式方程。给出了得到该运动方程的方法，并证明了它描述了不可压缩流体的运动。这个新方程的截断版本被用来显示如何拉格朗日湍流谱（$E_\mathrm{lag}(ω)$）可以推断。这个练习显示了在拉格朗日湍流框架中搅拌力场和流动本身之间复杂的相互关系，而在欧拉观点中搅拌不受流动的影响。结果是，对于给定的耗散功率$\varepsilon$，$E_\mathrm{lag}(ω)\propto \varepsilon\,ω^{-2}$似乎与流体在惯性范围内的搅拌方式无关。它还表明，在低- $ω$下具有$0\leq s\leq 1/2$（取决于搅拌）的$E_\mathrm{lag}(ω)\sim ω^{-s}$和在高- $ω$下在粘性范围内的$\simω^{-4}$。
2017-10-31 hep-th math-ph math.MP
Stochastic partial differential fluid equations as a diffusive limit of deterministic Lagrangian multi-time dynamics
在{ \em{Holm}，Proc. Roy. Soc. A 471（2015）}随机流体方程是通过采用具有假设的随机拉格朗日粒子动力学的变分原理导出的。在这里，我们表明，相同的随机拉格朗日动力学自然产生在多尺度分解的确定性拉格朗日流映入到一个缓慢的大尺度平均值和一个快速波动的小尺度地图。我们采用均匀化理论，以获得有效的慢随机粒子动力学的解决的平均部分，从而证明随机流体的欧拉方程。为了证明严格的均匀化理论的应用，我们假设轻度混沌快速小尺度动力学，以及一个中心条件。后者要求波动偏差的平均值很小，当拉回到平均流量时。
2017-06-01 math-ph math.AP math.DS
