Comparing Poiseuille with 1D Navier-Stokes Flow in Rigid and Distensible Tubes and Networks
本文对刚性管和网络中的Hagen-Poiffille流与弹性管和网络中的一维N-S流进行了比较。分析关系,Poiffille网络流动模型和两个有限元Navier-Stokes一维流动模型已被开发并用于这项调查。比较突出了Poiffille和一维Navier-Stokes流动模型之间的差异,这些模型在某些研究中可能被不可解释地视为等效模型。
2013-05-11 physics.flu-dyn q-bio.QM
A note on transition parameters defined with properties of fluid element
本文比较并讨论了基于流体元性质定义的转捩参数,从理论基础、物理定义和表达式出发,明确其在三类典型壁面剪切流中的适用限制。
2023-11-02 physics.flu-dyn
Theoretical conditions of pipe flow transition: new approach to the old problem
对于Hagen-Poietille流动,分析了层流向湍流转变的机理,该机理是由于扰动流在管壁上的减速引起的。导出了临界雷诺数和环形障碍物形式的扰动的表达式。理论计算结果与实验数据吻合较好
2014-09-04 physics.flu-dyn
On Exact Solutions of the Navier-Stokes Equations for Uni-directional Flows
本文证明了矩形通道和圆管中的单向流动是纳维-斯托克斯方程在短时间内的精确时空解。我们断言,经典的平面Poiquille-Couette流和Hagen-Poiquilille流的精确解的时间无关的近似,如果指定一个适当的初始速度分布在起始位置。从概念上讲,不存在从未指定的初始数据开始的绝对稳定的流量。Poiffille的经典实验测量可以用进化解来解释。特别地,管流不具有与时间无关的特征速度。传统的观点认为抛物线型线存在于任意雷诺数下是没有根据的。
2015-05-04 physics.flu-dyn
A Framework for Input-Output Analysis of Wall-Bounded Shear Flows
我们提出了一个框架来理解壁边界剪切流的非线性偏微分方程(PDE)模型的输入输出放大特性,这些模型在一个坐标中是空间不变的(例如,流向恒定平面库埃特流)。我们的方法是基于控制理论中耗散不等式的概念。特别是,我们认为流动与身体和其他强迫,我们研究的输入输出特性,包括能量增长,最坏情况下的扰动放大,和稳定的持续扰动。只要基流是用多项式描述的,所提出的方法就可以应用于一大类流态。这包括槽道流和管道流中的许多示例,例如,平面Couette流和Hagen-Poietille流。我们使用的方法是数值实现的(凸)优化问题的解决方案。我们使用该框架来研究旋转Couette流、平面Couette流、平面Poiffille流和Hagen-Poiffille流中的输入输出放大机制。除了表明所提出的框架的应用导致的结果是一致的,在文献中获得的理论和实验放大缩放通过线性化周围的基流,我们证明了持续强迫的稳定性界限可以用来作为一种手段来预测过渡到湍流壁有界剪切流。
2018-02-14 math.OC physics.flu-dyn
On the separate treatment of mixing and spreading by the reactive-particle-tracking algorithm: An example of accurate upscaling of reactive Poiseuille flow
欧拉对流-弥散-反应方程(ADRE)具有众所周知的尺度效应,即在较大尺度(或维度平均)下,化学性质不同的流体之间的表观反应速率降低。在ADRE中的色散张量必须同等地同时考虑溶质混合和扩散。最近的反应粒子跟踪(RPT)算法可以通过单独的机制模拟1)颗粒间质量传递的小尺度混合,以及2)传统随机游走的质量扩散。为了测试假设的RPT可以准确地跟踪这些单独的机制,我们高档反应性运输哈根Poietille流两个板之间。简单的放大1-D RPT模型与一个速度值,放大的泰勒宏观分散性,和局部分子扩散系数匹配的结果从一个详细的2-D模型与充分描述的速度和扩散。这两个模型使用相同的热力学反应速率,因为该速率没有被迫吸收放大时的信息损失。分析和半分析的尺度放大也使用体积平均和合奏流管技术。体积平均法的性能不如RPT,而集合流管(使用有效色散系数和宏观色散)的性能几乎与RPT完全相同。
2018-10-23 physics.flu-dyn
Dynamics of an evaporating drop migrating in a Poiseuille flow
本研究采用CLSVOF方法与有限差分框架下的嵌入边界相变模型,探究管内泊肃叶流中迁移蒸发液滴的传热传质特性,验证了模型可靠性,揭示了Sh、Nu的稳态特性及Sh与Re、Sc的线性关联规律。
2023-07-19 physics.flu-dyn
Dynamics of an internally actuated weakly elastic sphere in a general quadratic flow
Indian Institute of Technology, Ropar(印度理工学院罗帕尔分校)
研究内部驱动弹性粒子在无粘性极限下在一般二次流中的动力学,分析其在不同Poiseuille流中的运动特性及弹性效应的影响。
2025-12-09 physics.flu-dyn
Bypass transition and subcritical turbulence in plane Poiseuille flow
平面Poilluille流显示湍流的雷诺数低于Tollmien-Schlichting波的临界雷诺数。向湍流的过渡遵循与边界层中的旁路过渡相同的路线,即需要有限振幅扰动,并且在过渡区域中,流动由下游涡流和条纹主导。为了将平面Poiffille流中的现象与我们先前对平面Couette流的研究(Kreilos & Eckhardt,2012)联系起来,我们研究了平面Poiffille流的对称子空间,其中分叉级联明显突出。通过跟踪系统的边缘状态(在该系统中为行波)及其分岔,我们可以跟踪混沌吸引子的形成、增加受流动影响的相空间体积的内部危机以及危机分岔中最终转变为混沌鞍的过程。在边界危机之后,我们可以观察到具有指数分布寿命的瞬态混沌。
2015-06-14 nlin.CD physics.flu-dyn
Rethinking Pipe Flow Stability: Insights from a Meshless Global Analysis
针对传统线性稳定性分析难以证实Hagen-Poiseuille流动不稳定性、受管道中心1/r项奇异性困扰的问题,本研究采用无网格框架开展全局稳定性分析,发现了区别于局部分析的新模态,验证了该方法无需多次模拟即可捕捉局部不稳定性的效用。
2025-10-28 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Extended localized structures and the onset of turbulence in channel flow
本文用数值计算的方法表明,在平面Poiffille流中,在定向渗流普适类所定义的平衡湍流阈值之前,局部湍流带形式的稀疏湍流状态,在流动区域足够大时,或者通过在有限域中由能带相互作用引起的能带扩展与能带断裂和衰减之间的动态平衡。带的宽度和倾斜角在其斜向扩展过程中保持统计不变,这是一个对随机干扰不敏感的过程。
2017-09-21 physics.flu-dyn
The center-mode instability of viscoelastic plane Poiseuille flow
模态稳定性分析表明,平面Poiffille流动的Oldrophil-B流体变得不稳定的“中心模式”的相速度接近的最大基流速度,$U_{max}$。控制无量纲组是雷诺数$Re = ρU_{max} H/η$、弹性数$E = λη/(H^2ρ)$和溶剂与溶液粘度之比$η_s/η$ ;这里,$λ$是聚合物弛豫时间,$H$是通道半宽,$ρ$是流体密度。对于实验相关值(例如,$E \sim 0.1$和$β\sim 0.9$),中心模式不稳定性的预测临界雷诺数$Re_c$在$200$附近,相关本征模式在通道中分布。在$E(1 -β) \ll 1$的渐近极限中,当$E$固定时,对应于强弹性稀聚合物溶液,$Re_c \propto (E(1-β))^{-\frac{3}{2}}$和临界波数$k_c \propto (E(1-β))^{-\frac{1}{2}}$。在此极限下,不稳定的本征模被限制在通道中心线附近的薄层中。上述特征在很大程度上类似于粘弹性管流中的中心模式不稳定性(Garg等人,物理学评论快报,121,024502(2018)),并提出了一种普遍的线性机制,其潜在于足够弹性的稀释聚合物溶液的通道和管道流动中的湍流的开始。
2020-08-01 physics.flu-dyn
Reciprocal theorem for calculating the flow rate of oscillatory channel flows
本文利用回转定理研究刚性通道中振荡流动对流量的修正,推导出沃姆斯利数的一阶修正,并探讨非均匀通道中流动与通道形状的相互作用。
2025-12-16 physics.flu-dyn
Elastohydrodynamic interactions in soft hydraulic knots
研究软液压结中弹性膜变形导致的非线性流量—压降关系,通过微流控实验与润滑理论模型揭示构型相关的限流机制,并展示整流与衰减应用。
2024-01-23 physics.flu-dyn
Cross-Model Verification of Wall-Bounded Flows using Finite-JAX
利用Finite-JAX与解析解进行跨模型验证,提升流体模拟的准确性与整合性。
2025-12-17 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Quasi-periodically developed flow in channels with arrays of in-line square cylinders
本文研究了顺排方柱阵列通道中的层流准周期性发展流,通过全尺寸模拟结合推广的Orr-Sommerfeld特征值问题,揭示了其指数衰减模式,并阐明了起始点标度律的物理机制。
2023-06-25 physics.flu-dyn
Capillarity-Driven Oil Flow in Nanopores: Darcy Scale Analysis of Lucas-Washburn Imbibition Dynamics
我们目前的重力和光学成像实验的毛细管驱动的硅油在单片二氧化硅玻璃中的吸胀贯穿由3D网络的孔(介孔Vycor玻璃与6.5 nm或10 nm的孔径)。如鲁棒的时间平方根卢卡斯-沃什伯恩(L-W)填充动力学所证明的那样,在研究的整个实验时间(从几秒钟到10天)内,在没有惯性和重力效应的情况下,毛细管上升受毛细作用和粘性阻力的平衡支配。渗透过程中的视频证实了集体孔隙填充以及明显的吸胀前扩大所造成的毛细作用和渗透性障碍,典型的Vycor玻璃。运输过程中进行了分析,达西尺度描述,考虑广义前因子的L-W定律,称为卢卡斯-沃什伯恩-达西吸胀能力。它假设在孔隙中的哈根-Poietille速度分布,并取决于孔隙度,平均孔径,弯曲度和速度滑移长度,从而对有效的水力孔径。对于这两种基质的降低的吸胀速度,从而降低的吸胀能力,相比于一个假设的标称孔径,散装流动性和散装毛细作用,可以定量跟踪到一个不动的,孔壁吸附的边界层的1.4 nm厚。据推测,其由吸附在亲水性孔壁上的单层水分子组成,所述亲水性孔壁上覆盖有单层平坦硅油分子。我们的研究突出了不动的纳米级边界层在致密油藏中流动的重要性,以及达西尺度描述在介孔介质中传输的有效性。
2018-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Two-dimensional nonlinear travelling waves in magnetohydrodynamic channel flow
本文研究了在横向磁场作用下,由压力梯度驱动的粘性导电液体在两平行壁之间的通道中流动的稳定性。虽然磁场有很强的稳定作用,这种流动,类似于它的流体动力学对应物-平面Poiffille流,是已知的成为湍流显着低于线性稳定性理论预测的阈值。我们研究了磁场对二维非线性行波态的影响,这些非线性行波态是在基本上亚临界雷诺数下发现的,从没有磁场的$Re_n=2939$开始,从由哈特曼数$Ha.$定义的足够强的磁场中的$Re_n\sim6.50\times10^3Ha$开始。尽管后一个值比线性稳定性阈值$Re_l\sim4.83\times10^4Ha$低7倍,它仍然比MHD通道流中湍流开始的实验观察值高一个数量级。
2014-12-02 physics.flu-dyn