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Die Strömungsmechanik untersucht, wie sich Flüssigkeiten und Gase bewegen und auf Kräfte reagieren, von den sanften Wellen eines Flusses bis zu den komplexen Turbulenzen in der Atmosphäre. Auf Gist.Science haben wir diesen Bereich unter „Physics — Flu-Dyn" zusammengefasst, um die faszinierenden Mechanismen unserer dynamischen Umwelt verständlich zu machen.
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Im Folgenden finden Sie die aktuellsten Beiträge aus diesem spannenden Bereich der Physik, die Sie direkt zu den neuesten Erkenntnissen führen.
Diese Arbeit präsentiert ein auf invarianten Mannigfaltigkeiten basierendes, datengesteuertes Modell zur Reduktion der Ordnung, das die nichtlineare Entwicklung des vollständigen Strömungsfeldes bei transsonischem Buffet über einem Tragflächenprofil präzise vorhersagen kann.
In dieser Arbeit wird eine Methode vorgestellt, um die Parameter des „Boiling Flow“-Algorithmus aus gemessenen aero-optischen Phasenaberrationsdaten zu schätzen, wobei die Ergebnisse zeigen, dass die Methode zwar die zeitlichen Statistiken gut abbildet, jedoch die komplexen räumlichen Strukturen der aero-optischen Effekte nicht präzise erfassen kann.
Die Autoren präsentieren eine neue numerische Methode zur präzisen Simulation von Frontausbreitungen in der nichtautonomen Fisher-KPP-Gleichung auf unendlichen Gebieten, mit der sie sowohl das dynamische Verhalten von „pulled“ als auch von „pushed“ Fronten unter zeitabhängigen Parametern detailliert analysieren können.
Diese Studie stellt den Open-Source-Solver „triboFoam“ vor, der mittels Simulationen zeigt, dass steigende Reynolds-Zahlen die Partikelkonzentration in Wandnähe sowie die triboelektrische Aufladungsrate in turbulenten Kanalströmungen erhöhen, und schlägt eine empirische Korrelation zur Vorhersage dieser Effekte vor.
In dieser Arbeit werden asymptotische Grenzflächenmodelle für ein elastisches Muskat-Problem hergeleitet, die die Dynamik einer Darcy-Strömung unter einer elastischen Membran sowohl im schwach nichtlinearen Regime als als auch im Langwellen-Regime (Lubrikationsnäherung) beschreiben und deren Wohldefiniertheit in Wiener-Räumen nachweisen.
Diese Arbeit präsentiert ein theoretisches Modell, das den Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung als topologischen Phasenübergang beschreibt, indem die Ordnung des fraktionalen Laplace-Operators als dynamisches Feld definiert wird, um die kritische Reynolds-Zahl analytisch abzuleiten.
Diese Arbeit präsentiert und analysiert eine variationsbasierte Front-Tracking-Methode für ein scharfe-Grenzflächen-Modell von Mehrphasenströmungen, die durch ein gekoppeltes parametrisches und eulersches Finite-Elemente-Verfahren Triple-Junctions sowie Volumenkonstanz stabil und präzise abbildet.
Diese Arbeit untersucht die Dynamik und universelle Skalierung von Worthington-Jets bei der Kugel-Aufprall-Interaktion ohne Kavitätsbildung und zeigt durch experimentelle sowie theoretische Analysen auf, dass diese Jets durch die Kollision konvergierender Strömungen entstehen und einem neuen, universellen Skalierungsgesetz folgen.
Diese Arbeit untersucht experimentell die Ausrichtung von Wirbelstärke und Dehnungstensor in einer von Karman-Strömung und zeigt, dass extreme Energietransferereignisse durch spezifische geometrische Strukturen und die Selbstverstärkung der Dehnung charakterisiert sind.
Diese Arbeit präsentiert ein neuartiges, physik-informiertes spatiotemporales Deep-Learning-Modell für die Rayleigh-Bénard-Konvektion, das durch die Kombination von Convolutional Neural Networks, einer LLM-inspirierten rekurrenten Architektur und Conformal Prediction eine recheneffiziente und physikalisch konsistente Simulation turbulenter Strömungen ermöglicht.