Influence of the impellers' geometry on turbulent von Kármán swirling flows
我们报告了叶片形状及其旋转方向对圆柱体中反向旋转叶片盘产生的湍流（称为von Kármán旋流）的影响的数值证据。我们发现，虽然直或弯曲叶片的搅拌器产生的平均流量可以拓扑相似，湍流生产发生在不同的区域。湍流脉动场的结构和强度也随几何形状而变化，并保持显著的各向异性。从直接数值模拟的结果出发，分析了涡度拟能的动力学过程，指出相对螺旋度h的分布取决于湍流的强迫机制。
2012-08-06 physics.flu-dyn
Velocity measurements in the liquid metal flow driven by a two-phase inductor
我们提出的超声波多普勒测速仪和局部电位探头在流动的GaInSn共晶熔体两相感应器驱动的圆柱形容器中获得的速度测量结果。这种类型的流动是预期在最近的修改浮动区技术的小直径的单一金属间化合物晶体的生长。我们表明，通过增加两个线圈中电流之间的相移，从0到90度，可以改变的流动结构从典型的两个环形涡到一个单一的漩涡。后一种构型被认为有利于单晶的生长。计算结果与实验结果吻合较好，可为两相电磁搅拌器和金属或半导体熔体感应加热炉的设计提供参考。
2013-06-14 physics.flu-dyn
Shock Wave Interaction with a Naturally Generated Vortex Ring
针对传统不可压缩涡环模型仅适用于低马赫数的局限，本研究用脉冲射流生成可压缩涡环，通过数值模拟研究其与不同马赫数激波的强相互作用及声波生成，拓展了激波-涡相互作用的研究范围。
2024-08-27 physics.flu-dyn
Vortex rings generated by a translating disk from start to stop
本文结合PIV实验与Basilisk轴对称模拟，研究刚性圆盘加减速平移产生的启动与停止涡环，揭示其半径、环量及动力学的幂律并由Wedemeyer模型解释。
2023-06-06 physics.flu-dyn
A Unified Strouhal-Reynolds Number Relationship for Laminar Vortex Streets Generated by Different Shaped Obstacles
根据对圆柱体在流动肥皂膜中的层流涡脱落的观测，最近提出了一种新的Strouhal-Reynolds数关系式$St=1/(A+B/Re)$。由于新的$St$ - $Re$关系式是从一般的物理考虑导出的，因此它提出了一种可能性，即它可能适用于除圆形物体以外的物体的旋涡脱落。本文提出的工作提供了实验证据，这是这种情况。我们的测量还表明，在渐近极限（$Re\rightarrow\infty$），$St_{\infty}=1/A\simeq0.21$是恒定的独立杆的形状，离开$B$的唯一参数是形状相关的。
2017-08-14 physics.flu-dyn
Numerical Study on Mechanism of Small Vortex Generation in Boundary Layer Transition
小涡的产生是后期流动转捩和湍流产生机理的关键问题。人们普遍认为，小长度涡是由大涡破裂产生的。根据我们最近的DNS，我们发现发夹涡结构是非常稳定的，从来没有打破成小块。另一方面，我们认识到，在展向方向上，除了环颈之外，还有强的正尖峰。强正尖峰是由二次扫掠引起的，二次扫掠是由完美的圆形和垂直站立的涡环产生的。第二次扫掠将能量从无粘区下沉气流带到边界层底部，在正尖峰周围产生高剪切层。由于高剪切层不稳定，所有小尺度（湍流）都在高剪切层周围产生，特别是在壁面附近（边界层底部）。这发生在流向环颈附近和展向原来的涡腿旁边，然后小尺度从壁面上升并传播到上边界层。
2014-02-24 physics.flu-dyn
Characteristics of shock tube generated compressible vortex rings at very high shock Mach numbers
可压缩涡环通常形成于激波管的开口端，在其形成、发展和传播过程中，往往表现出一些有趣的现象，这些现象取决于激波的马赫数和出口流动条件。到目前为止，文献中所研究的平移可压缩涡环的马赫数是亚音速的，因为所考虑的激波管压比（PR）相对较低。在本数值研究中，我们着重于低到高涡环马赫数（0.31 < Mv < 1.08）的情况，特别着重于实验中没有报道的非常高的Mv情况，因为在实验室中很难获得。在激波管中以氢气作为驱动段气体，首次获得了超声速可压缩涡环（Mv > 1）。结果表明，在涡环发展的不同阶段，基于SST k-ω的DES湍流模型比以往发表的结果更好地再现了实验观测。DES，这是一个内置的混合LES和RANS的方法被唤起，可以自动切换到亚网格尺度（SGS）模型在LES区域（即具有不同尺度的涡结构）和RANS模型在该区域的其余部分（即网格间距大于湍流长度尺度）。DES模型可以预测剪切层涡的特性，以及反向旋转涡环（CRVR）的实验测量报告。除了通常的CRVR外，在主涡环后面不同径向位置形成多个三相点和相应的滑流剪切层，从而形成多个CRVR，似乎是高马赫数涡环的独特特征。对于形成阶段的高PR、H_2情况，形成一个反循环的涡层（主涡环的涡层）。
2020-09-07 physics.flu-dyn
Active lift inversion process of heaving wing in uniform flow by temporal change of wing kinematics
本文用数值方法研究了均匀来流中垂荡机翼产生的升力和涡型的转变。受昆虫飞行机动性的启发，我们研究了垂荡翅膀运动的时间变化与全球涡旋模式变化之间的关系。在斯特劳哈尔数，产生一个不对称的涡模式，我们发现，时间角频率减少导致反转的全球涡模式和升降机的迹象。逆温是由前缘涡的转移引起的，前缘涡干扰了后缘产生的涡型。成功的反演取决于频率降低的开始阶段和时间间隔。在过渡过程中的细节进行了讨论。
2019-03-29 physics.flu-dyn
Vortex ring generation during drop impact into a shallow pool
当液滴从中等高度落入深度为液滴半径量级的浅液池时，会产生两对涡环。内对形成于撞击液滴所产生的弹坑边缘，而外对则被传播波所切断。每对中的一个环是短暂的，而另一个持续存在。每个环都有一个可测量的非零环流（其符号与众所周知的深水水滴涡环相反），在波浪退去后很长时间内仍然存在。此外，在某些条件下，它们会发展出环涡的典型不稳定性。虽然环是很好的重现性，他们后来的发展方面是非常敏感的一些实验参数的变化。本文报告的实验区分这些滴生成环的可重复性方面，并记录其对材料和几何参数的依赖。
2013-05-03 physics.flu-dyn
Generation of Laminar Vortex Rings by an Impulsive Body Force
本文提出利用具有特定时空特征的脉冲体力产生层流涡环，发现仅考虑扩散即可准确预测涡环强度，并提出一种近似垂直板内涡量源的简单模型，在力持续时间较短时可用无粘模型准确预测环量。
2023-04-05 physics.flu-dyn
Vortex boundaries as barriers to diffusive vorticity transport in two-dimensional flows
本文提出了将平面流动中的涡边界定义为涡量扩散输运的封闭物质屏障的思想。当与其他附近的材料曲线相比时，这种扩散涡流边界使来自它们包围的流体质量的涡流泄漏最小化。被动扩散障碍的最新成果的基础上，我们开发了一种算法，从一般的，二维非定常流数据的自动识别等结构。作为例子，我们确定涡边界涡扩散障碍在两个流动：一个明确已知的层流和数值生成的湍流Navier-Stokes流。
2019-10-16 physics.flu-dyn
DNS Study on Vorticity Structures in Late Flow Transition
涡旋和涡是两个不同但又相关的概念。本文着重研究了涡量的产生和发展以及涡内外涡量结构。涡是涡量超过形变的区域。涡不能直接用涡量来表示。在流动转捩过程中，除了来自于侧边界并终止于侧边界的涡线外，在区域内还大量产生了另一种涡线，即自闭合涡线，即涡环。这些新的涡环出现在发夹涡的头部和腿部。根据涡量输运方程，涡量环的产生和增长是由涡量的建立引起的。另一方面，涡旋的形成是涡度线拉伸、倾斜和扭曲的结果。在流动转变过程中既产生新的涡量又产生新的涡。根据Helmholtz涡量通量守恒定律，涡量线在流场中不能中断、开始或终止，新产生的涡量只有一种形式，即涡量环。此外，一个有趣的发现是，一个单一的发夹涡是由几种类型的涡线，可能来自侧边界，整个涡环和部分涡环。
2018-05-30 physics.flu-dyn
Leading-edge vortex shedding from rotating wings
本文对雷诺数为$Re=250$的旋转三角翼前缘涡进行了数值研究。采用傅立叶拟谱方法和体积惩罚法进行了一系列三维数值模拟。从前缘涡稳定附着到周期性涡脱落的过渡是机翼展弦比和迎角的函数。结果表明，在稳定的布局，展向流动的回流泡通过机翼是由于离心力，不可压缩性和粘性应力。对于气泡外的流动，提出了展向流动的无粘模型。
2014-05-19 physics.flu-dyn
Vortical Flow Development in Round Ducts Across Scales for Engine Inlet Applications
涡轮风扇发动机的性能在很大程度上取决于进气特性和条件。由边界层或地面/机身涡吸入引起的气流不均匀性引起的涡流畸变是令人关注的问题，需要充分理解，以保证推进系统的效率和安全性。为了研究不同雷诺数条件下管道内单涡畸变的发展规律，设计了一种流线型导流片畸变发生装置，并在小型低速风洞（ReD 500，000）和全尺寸发动机试验台（ReD 300万）上进行了试验分析。立体粒子图像测速技术被用来测量三分量的速度场在离散测量平面下游的变形装置。结果表明，二次流的产生和发展在两个尺度上非常相似，主要是由二维（2D）涡动力学驱动。由于涡流靠近管道壁而产生的诱导速度导致涡流中心沿管道周向对流，其意义与涡流向下游移动时的旋转相同。小尺度湍流的结果表明，小尺度的不稳定性有关的旋涡的发展。这项工作表明，这种叶片产生的，涡流为主的流动的发展在很大程度上是雷诺数独立的覆盖范围，使类似的管道为界的流动的细节可以在小规模的实验中进行深入分析，减少开发工作和成本。
2018-08-22 physics.flu-dyn
Wave-vortex interaction
本文对电磁涡流对流体表面参量放大波的影响进行了实验研究。由周期性洛伦兹力产生的底层涡流产生与驻波非线性相互作用的时空波动。我们描述了分岔图和测量的功率谱密度（PSD）的局部表面波振幅。我们表明，参数不稳定性阈值增加的涡流强度的增加。
2009-04-21 physics.class-ph physics.flu-dyn
A mechanism of vortex generation in a supersonic flow behind a gas-plasma interface
研究了激波与等离子体相互作用过程中产生的旋涡结构的起源。一个二维模型的基础上的冲击折射机制成功地统一了涡的产生与主要的协同过程的相互作用，从而很好地适合在他们的因果关系。数值模拟表明，当激波穿过界面时，可能产生具有连续正动力学的强烈旋涡。结果表明，虽然涡量是由激波在界面上的折射触发的，但气体参数分布明显地决定了涡量演化的参数。所提出的模型还提供了一个有趣的方面的折射效应的洞察，冲击波和它后面的流（双折射）。所得结果适用于高超声速流动、火焰-激波相互作用、燃烧、天体物理和聚变研究中的能量沉积问题。
2017-08-03 physics.flu-dyn
Reconnection of Vortex Tubes with Axial Flow
本文采用数值模拟的方法研究了含有轴向流的反平行涡流管的相互作用，这种轴向流引起涡流线绕管轴扭转。涡流管配置与相同和相反的意义上的扭曲-对应于相同和相反的符号的动力学螺旋度密度-被认为是。结果表明，重联过程的拓扑结构在两种情况下有很大的不同。对于具有相同扭曲方向的管，重连是完全三维的（3D）：涡线以有限的角度重新连接，并且可能产生3D涡零点。在重联之后，桥结构和螺纹结构中的涡线拓扑都表现出高度的复杂性。对于扭转相反的管的重联是局部二维的，发生沿涡度零线，在相反的情况下，非扭转不垂直于管轴。这导致在重联期间产生的两个涡桥之间的对称性的破坏。对于所研究的所有情况，增加涡流管中的扭曲导致更晚，更快，更完整的重连过程。
2019-01-10 physics.flu-dyn
A Vortex Generator Flow Model Based on Self-Similarity
本文研究了在流向压力梯度可忽略不计的边界层中产生反向旋转涡流的涡流发生器叶栅后的下游涡流演化。对于当前研究，这是[4]中所述模型的扩展，可以看到这些参数都在下游方向上线性变化。基于由先前的研究触发的实验观察，已经观察到由涡流发生器产生的涡流对于轴向（$u_z$）和方位角（$u_θ$）速度剖面都是自相似的。先前的模型仅基于单个下游位置处的$u_z$和$u_θ$，因此，可以使用自相似标度参数将其扩展到包括涡流的下游发展。这方面的知识是很重要的基本理解，以及为应用程序，参数实验可以大大减少所需的时间和成本方面，通过促进工程模型。
2019-06-14 physics.flu-dyn
Vortex generated fluid flows in multiply connected domains
考虑了多连通区域中由任意数量点涡产生的流体流动。利用镜像法构造了该流的流函数作为某个函数序列的极限。讨论了该序列的收敛性，并显式地确定了收敛速度。所提出的公式允许容易计算的流函数的值与任意精度的情况下，以及分离的圆柱体。所考虑的问题是重要的应用程序，如在海洋中的涡流。此外，由于寻找流函数的流动是本质上相同的寻找修改的格林函数的拉普拉斯方程，所提出的方法可以应用到更一般的应用问题，其中涉及解决的狄利克雷问题拉普拉斯方程。
2016-09-23 math.CV physics.flu-dyn
Interaction of vortex rings generated by two unsynchronised drop impacts
Aalto University（阿尔托大学）
研究不同步液滴撞击产生的涡环相互作用，通过实验用粒子图像测速法量化其随时间演变，依时间差不同分为四类，揭示了不同步液滴撞击时间差对涡环生成及相互作用的重要性，对高通量应用中均匀可控混合有重要意义。
2026-11-04 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Structure of coherent vortices generated by the inverse cascade of two-dimensional turbulence in a finite box
本文讨论了有限盒内二维湍流中逆叶栅产生的相干涡的结构和几何特征。我们表明，普遍的速度分布，建立以前，对应于被动制度的流量波动。我们发现的涡核半径和涡的大小，并认为，在盒子中产生的涡量取决于系统参数。
2015-11-10 nlin.CD physics.flu-dyn
Three-dimensional inverse energy transfer induced by vortex reconnections
在低温超流氦中，粘性为零，涡量以离散的形式出现，即固定循环和原子厚度的涡丝。我们提出的数值证据的三维逆能量转移从小尺度的大尺度的超流湍流产生的流动的涡环。我们认为，该效果产生的各向异性的流，这有利于涡重连的相同极性的涡环，它已被间接观察到在实验室中。这种效应引发了关于与普通湍流中的相关过程进行类比的问题。
2013-12-18 cond-mat.other physics.flu-dyn
Shock generated vorticity in spark discharges
火花放电诱导了一个复杂的流场，由早期（~ 1 $μ$ s）的激波、一对涡环和热气核组成。涡环将周围气体带入热气核中，并控制其冷却和膨胀。在这项工作中，我们调查的冲击波的贡献，在产生涡环涡。我们分析了高速（700 kHz）纹影图像的冲击波的范围内的电能来测量的冲击特性和估计冲击速度和曲率。这些测量结果与模型相结合，以计算产生的涡量。测量结果表明，在激波曲率峰值附近产生最大涡量，随着电能的沉积，激波曲率和强度增大。从立体粒子图像测速的涡量测量模型估计的涡量的比较表明，结果是统计上等效的。这表明激波曲率和速度对火花放电诱导的涡环有贡献。
2021-03-19 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The material life cycle of Koobor: separating coherent organization from potential-vorticity evolution in a wildfire-generated stratospheric vortex
El Colegio de la Frontera Sur（墨西哥边境学院）；University of Miami（迈阿密大学）
研究通过材料特征分析揭示野火引发的对流层气旋的相干性，发现Koobor气旋在60天内保持近似材料相干性，其生命周期由多个等熵层的相干边界组成。
2026-10-02 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
Topological Chaos in a Three-Dimensional Spherical Fluid Vortex
在混沌确定性系统中，看似随机的行为是由相对简单但隐藏的组织规则和结构产生的。突出的工具，用于在1D和2D系统的特点，这种复杂性是利用动态不变结构的拓扑结构的技术。然而，将许多这样的拓扑技术扩展到三维空间的道路充满了障碍，阻碍了它们应用于更广泛的物理系统。在这里，我们克服了这些障碍，并成功地分析了一个现实的三维流体平流模型，通过扩展同伦叶动力学（HLD）技术，以前开发的二维面积保持动态，三维体积保持动态。我们从数值生成的有限时间混沌散射数据夹带在一个球形流体漩涡的粒子，并使用这些数据来建立一个符号表示的动态。然后，我们使用这种符号表示来解释和预测的散射数据的自相似分形结构，计算边界的拓扑熵，混合的基本措施，并发现两种不同的混合机制，拉伸二维材料表面和一维材料曲线在不同的方式。
2017-03-15 nlin.CD physics.flu-dyn
Vortex disruption by magnetohydrodynamic feedback
在导电的流体中，涡流会延伸出一个微弱的大尺度磁场，在其边缘形成强电流片。与这些电流片相关的是磁应力，随后通过重新连接释放，导致涡旋破坏，甚至可能破坏。这种中断现象在这里的上下文中的二维，均匀的，不可压缩的磁流体动力学。我们得出一个简单的数量级估计的磁应力-从而程度的中断-这取决于背景磁场的强度（测量参数$M$，阿尔文速度和一个典型的流速之间的比率）和磁扩散率（测量磁雷诺数$\mbox{Rm}$）。由此产生的估计表明，当$M^{2}\mbox{Rm} = O(1)$。为了检验我们的预测，我们分析了直接数值模拟的旋涡产生的破碎不稳定的剪切流与初始弱背景磁场。使用大久保-外斯涡相干性准则，我们引入了一个涡破坏措施，并表明它是一致的，我们预测的缩放，由剪切层和射流的不稳定性产生的涡。
2016-09-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Measurements on a little known sound source - the Vortex Whistle
对涡流哨的声学测量证实了早期的发现，即频率随着流入哨的空气的速度线性增加。混响室中的测量表明，哨声产生的声功率增加接近频率的六次方。PIV和热线测量给出了流动的定量信息。它示出的流动退出管道作为一个旋转的环形空间与对应的声音的频率，并且该漩涡的中心遵循一个近圆形的路径在出口平面。PIV测量结果还表明，在靠近哨子出口的中心线处有一个环形涡流。
2016-04-08 physics.class-ph physics.flu-dyn physics.ins-det
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
Dynamics of Magnetized Vortex Tubes in the Solar Chromosphere
我们使用3D辐射MHD模拟调查的形成和动力学的小规模（小于0.5微米直径）涡管自发产生的湍流对流在安静的太阳区域与最初的弱平均磁场。结果表明，涡管进入色球层后，对太阳大气的结构和动力学有着重要的影响。涡流管主要集中在颗粒间通道，其特征是强烈的（近音速）下降流和旋涡运动，捕获和扭曲磁场线，形成磁通量管，随着高度的扩大，并达到磁场强度范围从200 G的色球层到超过1千克的光球层。我们详细研究了这些涡流管的物理性质，包括热力学性质，流动动力学，动力学和电流螺旋度，并得出结论，磁化涡流管提供了一个重要的路径，从对流区到色球的能量和动量转移。
2012-01-26 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.data-an
