Semi-analytical model for the rising sheet generated by droplet-pair impact
Institute of Thermal Science and Power Systems, School of Energy Engineering, Zhejiang University（浙江大学能源工程学院热科学和动力系统工程研究所）；State Key Laboratory of Clean Energy Utilization, Zhejiang University（浙江大学清洁能源利用国家重点实验室）；Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Princeton University（普林斯顿大学机械与航空航天工程系）
研究两低奥内佐格数液滴同时撞击干燥基底产生上升液膜的问题，通过扩展单液滴撞击描述建立半解析模型，耦合薄膜流与碰撞薄片及毛细管延迟边缘，给出三维速度和厚度场及液膜完整形状。
2026-07-07 physics.flu-dyn
Mixing of a passive scalar by the instability of a differentially rotating axial pinch
混合的被动标量像锂，铍或温度波动，由于旋转轴向箍缩的磁泰勒不稳定性被认为是。我们的研究是在泰勒-库埃特设置两个旋转定律：准开普勒和固体旋转。所用的最小磁性普朗特数为0.05，而流体的分子施密特数Sc在0.1和2之间变化。混合的有效扩散系数的数值测量的衰减过程中的一个全球性的浓度峰值位于圆柱壁之间。我们发现，只有模型与Sc> 0.1不提供有限的涡流扩散率值。我们还发现，在磁马赫数Mm~2下，准开普勒旋转时，流动从慢转区过渡到快转区。对于固定的雷诺数，流体的标准化涡动扩散率和施密特数之间的关系总是线性的，因此不稳定诱导扩散率和分子粘度之间的线性关系也正好在Schatzman（1977）提出的意义上。该关系式中的系数值在Mm~2时达到最大值，当Mm>> 1时，系数值减小，这意味着在太阳速跃层中只能存在kG量级的环形磁场。
2016-01-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Self-Induced Flapping Dynamics of a Horizontal Flexible sheet in a Uniform Flow
本研究通过风洞实验探究水平放置、重力沿弯曲方向作用的薄柔性薄板的自激拍动动力学，对比垂直安装构型，发现弯曲方向重力不影响失稳起始，但水平构型拍动振幅和频率更高，成果可应用于智能推进与能量收集装置。
2025-07-30 physics.flu-dyn
A modern approach to the Kelvin-Helmholtz instability on circular vortex sheets
该研究用二维圆形涡片表征涡旋最外层剪切界面，通过Birkhoff-Rott方程给出Kelvin-Helmholtz不稳定性的新证明，推导了奇点形成时间，结合数值证据提出该不稳定性或促进二维湍流涡旋的二次不稳定性发展。
2024-08-15 math-ph math.MP physics.flu-dyn
Atomisation of an acoustically levitated droplet: Experimental observations of a myriad of complex phenomenon
本文实验研究了声悬浮液滴的变形与雾化动力学，揭示了其包含初级和次级破碎的复杂分步过程，并详细阐明了多种界面不稳定性在其中的作用机制。
2023-07-01 physics.flu-dyn
Modulation property of flexural-gravity waves on a water surface covered by a compressed ice sheet
本文研究了等深度盆地中，一定厚度和密度的压缩冰盖覆盖水面时，弯曲重力波的非线性调制特性。对于弱非线性扰动，我们导出了非线性薛定谔方程，并研究了准正弦波在振幅调制下不稳定的条件。不稳定域呈现在控制物理参数的平面上;域的形状呈现出相当复杂的图案。结果表明，在一定条件下，调制不稳定性可以从更短的群体和更少的波周期比在自由水面上的深水重力波的情况。调制不稳定性可以发生在比自由水面kh = 1.363的已知条件更浅的条件下，其中k是波数，h是水深。给出了典型的物理条件下的冰雪覆盖的海洋的调制波的参数估计。
2022-07-19 physics.flu-dyn
Cascades and Reconnection in Interacting Vortex Filaments
在高雷诺数下，两个涡流管之间的相互作用导致强烈的速度梯度，这是流体湍流的核心。这种涡量放大是通过初始涡管的两种不同的不稳定性机制产生的，假设是反平行的，并具有镜像对称平面。在中等雷诺数下，管通过Crow不稳定性而不稳定，非线性发展导致芯体强烈压扁成薄片。然后，这些片材预锻成长丝，长丝可以重复该过程。在较高的雷诺数下，不稳定性通过椭圆不稳定性进行，产生垂直于原始管方向的涡流管。在这项工作中，我们表明，这些相同的过渡之间的乌鸦和椭圆形不稳定性发生在中等雷诺数时，我们改变两个直涡管之间的初始角$β$。我们证明了当两个管之间的角度接近于$π/2$时，管之间的相互作用导致薄涡面的形成。这些片的随后的破裂涉及成对片的扭曲，随后出现小尺度涡旋结构的局部云。在两个管之间的角度$β$的值较小时，击穿机制改变为椭圆级联状机制。而两个涡的相互作用取决于初始条件，细尺度涡结构的快速形成似乎是一个强大的功能，可能是普遍的非常高的雷诺数。
2021-02-22 physics.flu-dyn
Wrinkling instability of an inhomogeneously stretched viscous sheet
出于热玻璃再拉伸成薄片，我们调查的形状和稳定性的薄粘性片，是不均匀拉伸在施加的非均匀温度场。我们首先确定相关的基流通过求解作为两个无量纲参数的函数的平板的长时间尺度拉伸流：归一化的拉伸速度$α$，和加热区的无量纲宽度$β$。这使我们能够确定的发病条件的平面外螺旋不稳定性的线性偏微分方程的本征值问题，管理的中表面的片材的位移。我们表明，片材可以成为不稳定的两个区域，即上游和下游的加热区的最小面内应力是负的。这产生的形状和增长率的最不稳定的屈曲模式在这两个区域的拉伸速度和加热区宽度的各种值。随着$β$的增加，在上游区域发现了从静止到振荡不稳定模式的过渡，而下游区域总是静止的。我们表明，当表面张力相对于面内应力的大小足够大时，可以完全抑制螺旋不稳定性。最后，我们提出了一个操作图，该图指示了在拉伸时导致所需的出口板厚度的参数空间的区域，同时最小化或抑制平面外屈曲;该结果与用于产生钢化玻璃板的玻璃再拉制方法相关。
2017-03-30 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The Influence of Vortex Sheet Geometry on the Kelvin-Helmholtz Instability
本文研究涡面几何形状对开尔文-亥姆霍兹不稳定性的影响，发现圆形涡面具有线性稳定性，并证明正则化核可导致失稳，表明该不稳定性机制依赖于全局涡面几何形状。
2023-09-01 math-ph math.AP math.MP
Plasmoid Instability in Evolving Current Sheets and Onset of Fast Reconnection
斯威特-帕克电流片$γ_{max}\sim S^{1/4}$中等离子体团不稳定性最大线性增长率相对于伦德奎斯特数$S$的缩放表明，在高$S$下，电流片将在接近斯威特-帕克宽度之前破裂。因此，对等离子体团不稳定性的描述必须结合电流片的演化过程。我们进行了一系列的二维模拟和诊断，以分离波动从不断变化的背景。据发现，波动幅度开始增长，只有当线性增长率足够大（$γ_{max}τ_{A}>O(1)$），以克服对流损失。线性增长率继续上升，直到等离子体团的大小变得与撕裂模式的内层宽度相当。此时，电流片被破坏，不稳定性进入早期非线性区域。增长率突然下降，但波动幅度继续增长，直到达到非线性饱和。我们确定了重要的时间尺度的不稳定发展，以及缩放的线性增长率，电流片宽度，并在电流片中断占主导地位的波数。这些缩放不仅取决于伦德奎斯特数，而且还取决于初始噪声幅度。提出了一种唯象模型，再现模拟结果的缩放。该模型采用了重连流出的效果，这是至关重要的产生一个临界伦德奎斯特数$S_{c}$以下的中断不会发生。临界伦德奎斯特数$S_{c}$不是恒定值，但对噪声幅度具有弱依赖性。
2017-10-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Magneto-Rayleigh-Taylor instability driven by a rotating magnetic field
对旋转磁场驱动的磁瑞利泰勒不稳定性进行了理论分析。在WKB和非WKB近似下，分别处理了有限厚度的板和衬层结构。结果表明，所有模式（波矢组合）的不稳定性得到缓解。我们进一步讨论了交替/嵌套配置的θ和Z箍缩的θ-Z线性惯性聚变（θ-Z-LIF）的概念的潜在应用。
2017-04-16 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Numerical analysis of ligament instability and breakup in shear flow
在这项研究中，我们进行了数值分析的不稳定性的韧带在剪切流和调查的影响，空气-液体剪切的韧带界面的增长速度，破碎时间，和破碎形成的液滴直径。韧带通过气流的剪切而在流动方向上拉伸。此外，随着剪切流的影响增加，韧带变形为液体片，并且在液体片的中心处形成穿孔。液体层由于穿孔的生长而破裂，并且在表面张力的影响下收缩，形成直径小于原始韧带的直径的两个韧带。气流的剪切导致原始韧带伸长，并且韧带的横截面变成椭圆形，这增加了不稳定性。结果表明，韧带的增长率超过了理论值，并随初始扰动波数的增加而增大。因此，剪切流中形成的液滴的直径由于控制韧带破裂的波数的增加而减小，并且因为生长速率增加，所以韧带的破裂时间减小。随着剪切流速度差的增大，韧带收缩的形成时间提前，卫星液滴的直径增大。随着卫星液滴直径的增加和主液滴直径的减小，液滴直径的分散性减小，使得直径均匀。
2022-05-23 physics.flu-dyn
Role of surfactant-induced Marangoni stresses in retracting liquid sheets
在这项工作中，我们研究了不溶性表面活性剂的三维边缘驱动的收缩动力学薄水片在空气中的效果。我们采用界面跟踪/水平集方法，以确保充分耦合的表面诱导的Marangoni应力，界面扩散，和惯性。我们的研究结果与（牛顿）动力学的液体片边缘发现，表面活性剂的浓度可以防止，或延迟，打破的边缘。我们的模拟使用增长最快的瑞利-高原不稳定性驱动液滴脱离流体片（边缘）。这项工作的结果解开了重要的作用，马兰戈尼应力在回缩片动力学在大弹性数。我们研究了动力学对弹性数和界面刚性的敏感性。
2022-05-25 physics.flu-dyn
Study of the cavitating instability on a grooved Venturi profile
空化是流体力学许多领域的一种极限现象。在许多以前的工作中，已经研究和描述了在翼型、缩放台阶或叶片间通道中发展的部分空腔的不稳定性。本研究的目的是评估一个被动控制方法的板腔。根据操作条件，空化可以描述为两种不同的制度：一个不稳定的制度与云空化脱落和稳定制度，只有一个脉动片空腔。避免云空泡可以限制结构损坏，因为脉动片空泡的攻击性较小。这里研究了一个会聚-发散台阶的表面调整条件，如文丘里型障碍物，作为一种被动控制空化的解决方案。本研究讨论了一个有组织的粗糙度的效果，在纵向槽的形状，对发达的片腔。用激光多普勒测速仪、可视化和压力测量进行的分析表明，槽的几何形状，特别是槽深，作用于板腔动力学。结果表明，通过改变凹槽的几何形状，改变表面调整条件，可以减小空泡片长度，甚至抑制云状空泡脱落。
2013-06-21 physics.class-ph physics.flu-dyn
Faraday Waves in a Low-Viscosity Fluid Covered with a Floating Elastic Sheet
本文结合实验与哈密顿理论模型，研究了覆盖浮动弹性薄片的低黏度流体中法拉第波的阈值振幅和波长随频率的变化，理论预测与实验吻合良好。
2023-07-10 physics.flu-dyn
Role of the Plasmoid Instability in Magnetohydrodynamic Turbulence
演化电流片中的等离子体团不稳定性由于其对电流片的破裂、等离子体团的形成以及由此产生的快速磁重联的影响而被广泛研究。在这封信中，我们研究的作用，等离子体团不稳定性的二维磁流体动力学（MHD）湍流的高分辨率直接数值模拟。在足够大的磁雷诺数（$R_m=10^6$），动态对准和湍流的共同作用导致大量的强电流片的等离子体团的形成。电流片结构的破坏促进了能量向小尺度的级联，导致能谱的断裂和陡峭化。在等离子体团介导的制度，能谱显示的缩放，是接近的光谱指数$-2.2$提出的最近的分析理论。我们还证明了二维MHD湍流中存在尺度相关的动态对准，对应的对准角的斜率接近0.25。
2018-09-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Harnessing the Kelvin-Helmholtz Instability: Feedback Stabilization of an Inviscid Vortex Sheet
在这项调查中，我们使用一个简单的模型，由Birkhoff-Rott方程给出的无粘涡面的动力学，以获得基本的见解的潜在稳定的剪切层使用闭环控制。作为驱动，我们考虑两个阵列的点汇/源位于一定的距离上方和下方的涡面和受约束，其质量通量分别加起来为零。首先，我们证明了使用分析计算的Birkhoff-Rott方程线性化周围的平板配置实际上是可控的，当致动器对的数量是足够大的相对于系统中存在的离散自由度的数量，通用致动器的位置有效的结果。接下来，我们设计了一个基于状态的LQR稳定策略，其中的关键困难是Riccati方程的数值解的存在下，严重的病态导致的Birkhoff-Rott方程的属性和所选择的形式的驱动，一个问题，这是克服了执行计算与适当增加的算术精度。线性闭环系统的分析揭示了在所有情况下的扰动能量和相应的致动能量的指数衰减。对非线性闭环系统进行的计算表明，当使用足够数量的执行器时，可以有效地稳定不可忽略的振幅的初始扰动。我们还深入分析了一些关键参数的变化的闭环稳定策略的灵敏度。根据已知的无粘涡模型的局限性，我们的研究结果表明，原则上，只要驱动具有足够多的自由度，就有可能稳定相对较大的初始扰动的剪切层。
2018-06-21 math.OC physics.flu-dyn
Modulational instability of Rossby and drift waves and generation of zonal jets
本文研究了Charney-Hasegawa-Mima（CHM）模型中地球物理Rossby波和等离子体漂移波的调制不稳定性，理论上采用截断（四模和三模）模型，数值上采用傅立叶空间中CHM方程的直接模拟。线性理论预言了主波的任何振幅都是不稳定的。对于强的一次波，最不稳定的模式是垂直于一次波，这对应于产生的纬向流，如果一次波是纯粹的纬向流。对于较弱的波，最大的增长发生在非纬向倾斜调制。对于非常弱的主波，不稳定波接近于与主波三波共振。非线性理论预测，由线性不稳定性产生的纬向流经历箍缩而形成窄的纬向射流。我们的数值模拟证实了线性理论以及非线性箍缩的理论预测。我们发现，对于强的初级波，这些窄的纬向喷流进一步卷起形成卡门式的涡列。另一方面，对于弱的一次波，不稳定模式的增长反转，系统在主导射流和主导一次波之间振荡。2D的涡街似乎是更稳定的比纯粹的一维纬向射流，和他们的区域平均速度可以达到振幅比所允许的瑞利-郭不稳定性标准的一维情况下。我们发现，截断模型工作良好的线性阶段，甚至往往是中期的非线性行为。在长期，系统过渡到湍流的涡对不稳定性（强波）和共振波波相互作用（弱波）的帮助。
2009-05-14 nlin.CD physics.flu-dyn
A Mean Field Model of Layering Instability in Shearing Suspensions
当悬浮的颗粒形成平面片时，浓缩的悬浮液可以剪切变稀，所述平面片以比颗粒随机分布时更小的摩擦在彼此上滑动。在一个简单的模型中，悬浮液用平均有效粘度来描述，相互碰撞的颗粒在剪切方向上重新分布平均密度。这导致粒子密度的扩散方程。如果在未稀释状态下的粘度是一个急剧增加的函数的颗粒密度的有效扩散系数是负的和扩散方程，有意义的尺度大于颗粒分离，是不适定的。该奇异性对应于颗粒的平面片的形成，并且定义了剪切稀化开始的临界颗粒密度。
2014-02-23 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Non-Linear Singularity Formation for Circular Vortex Sheets
本文研究圆形涡面在Birkhoff-Rott方程下的非线性奇性形成，通过复值共轭Burgers方程分析高频机制，揭示其破裂的深层原因。
2023-09-01 math-ph math.AP math.MP
Metamorphosis of helical magnetorotational instability in the presence axial electric current
本文对在螺旋形外磁场作用下，液态金属在轴向电流作用下的圆柱形泰勒-库埃特流动的稳定性进行了线性数值分析。轴对称扰动被认为是在无感近似对应于零磁普朗特数。轴对称使我们能够揭示一种全新的电磁不稳定性。首先，我们表明，通过液体的电流可以无限扩展的范围内的螺旋磁旋转不稳定性（HMRI）转化为一个纯粹的电磁不稳定性。两种不同的电磁不稳定性机制。第一种是内部箍缩型不稳定性，这是由于电流与其自身磁场的相互作用。这种不稳定性的轴对称模式需要方位磁场的自由空间分量。当磁场的方位分量为纯旋转分量且轴向分量不为零时，出现了一种新的电磁不稳定性。后者由静止流体中的电流与弱共线磁场的相互作用驱动，产生与方位旋转耦合的稳定的双旋环流。
2015-03-26 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Resistively-limited current sheet implosions in planar anti-parallel (1D) and null-point containing (2D) magnetic field geometries
电流片的内爆形成是一个基本的等离子体过程。以前的研究主要集中在早期的演变，而在这里，我们的主要目标是探索长期的演变，这可能是决定能量释放效率的关键。为了解决这个问题，我们调查两个密切相关的问题，即：（i）1D，捏反平行磁场和（ii）2D，零点包含的领域是局部不平衡的（“零崩溃”或“X点崩溃”）。在电阻MHD的框架内，我们模拟了完整的非线性演化通过三个不同的阶段：初始内爆，其最终停止机制，和随后的演变后停止。在一个参数的研究中，我们发现缩放与电阻率的电流片性能在停止时间是在良好的协议-在两个几何形状-从一个已知的一维相似性解决方案推断。我们发现，突然欧姆加热的电流片内的致密等离子体，这提供了一个压力梯度足以反对进一步崩溃和减速的收敛流达到扩散尺度后，迅速停止的内爆发生。这种反压力增长到超过力平衡所需的压力，因此内爆后的演化的特征是电流片向外“反弹”的后果。这些是：（i）发射传播快速MHD波（冲击）向外和（ii）电流片本身的宽度方向的扩展。只有在2D情况下才观察到膨胀失速，在这种情况下，通过重连射流中的流出来缓解压力。在2D的情况下，我们量化的最大量的电流片膨胀，因为它与电阻率的比例，并分析的结构的重连区域，形成后膨胀，充满了Petschek型的慢冲击和快速终止冲击。
2018-07-11 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetic reconnection mediated by hyper-resistive plasmoid instability
用线性分析和非线性模拟方法研究了高阻等离子体团不稳定性引起的磁重联。发现线性增长率与$S_{H}^{1/6}$相对于超电阻Lundquist数$S_{H}\equiv L^{3}V_{A}/η_{H}$成比例，其中$L$是系统尺寸，$V_{A}$是阿尔文速度，$η_{H}$是超电阻率。在非线性区域，重联率变得几乎不依赖于$S_{H}$，等离子体团的数量与$S_{H}^{1/2}$成比例，次级电流片的长度和宽度都与$S_{H}^{-1/2}$成比例。这些缩放是一致的启发式参数假设二次电流片接近边际稳定。等离子体团的分布作为封闭的通量$ψ$的函数被发现服从$ψ^{-1}$幂律在一个扩展的范围内，随后由大的等离子体团的快速下降。这些结果进行了比较与电阻磁流体动力学研究。
2013-08-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
