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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.
Jeder neue Preprint in diesem Feld wird direkt von arXiv bezogen und von uns sorgfältig verarbeitet. Wir bieten Ihnen zu jedem Eintrag sowohl eine leicht verständliche Zusammenfassung für ein breites Publikum als auch eine detaillierte technische Analyse für Fachleute. So wird komplexes Wissen aus der Forschung für jeden zugänglich.
Im Folgenden finden Sie die aktuellsten Beiträge aus diesem spannenden Bereich der Physik, die Sie direkt zu den neuesten Erkenntnissen führen.
In dieser experimentellen Untersuchung werden die Auswirkungen endlicher Systemgrößen auf die Dynamik von Gravitations-Kapillarwellen analysiert, wobei ein Übergang von diskreter zu kontinuierlicher Wellenturbulenz sowie eine Beeinträchtigung der resonanten Wechselwirkungen durch die räumliche Begrenzung nachgewiesen werden.
Diese Studie vergleicht das weit verbreitete Borgnakke-Larsen-Modell mit dem theoretisch fundierteren Pullin-Modell zur Simulation des Energieaustauschs zwischen Translations- und Rotationsfreiheitsgraden in zweiatomigen Gasen mittels der DSMC-Methode und zeigt, dass das Pullin-Modell eine präzisere physikalische Grundlage bietet, während seine vereinfachte Version in hochverdünnten Strömungen eine vergleichbare Effizienz wie das BL-Modell aufweist.
Diese Arbeit untersucht die Wechselwirkung und Streuung akustischer Wellen an räumlich-zeitlichen Grenzflächen sowie an Schichtstrukturen aus zwei solchen Grenzflächen und analysiert dabei verschiedene Geschwindigkeitsregime (subsonisch, intersonisch und supersonisch) durch analytische Ausdrücke und numerische Simulationen.
Die vorliegende Arbeit stellt „StabOp“ vor, einen neuartigen, datengesteuerten Stabilisierungsoperator für die Modellreduktion, der durch die Lösung eines PDE-beschränkten Optimierungsproblems herkömmliche räumliche Filter ersetzt und so eine deutlich höhere Genauigkeit bei der Stabilisierung konvektionsdominierter Strömungen ermöglicht.
Diese Arbeit stellt ein dreidimensionales, zweitemperatur-basiertes Gas-Kinetic-Scheme (3D 2T-GKS) auf unstrukturierten Gitternetzen vor, das durch eine neuartige verallgemeinerte kinetische Randbedingung (GKBC) und einen Diskontinuitäts-Feedback-Faktor die thermische Nichtgleichgewichtsdynamik und komplexe Stoß-Grenzschicht-Interaktionen in Hyperschallströmungen präziser abbildet.
Die vorliegende Arbeit zeigt auf, dass die theoretische Effizienzgrenze eines Windturbinen-Energieextraktionsprozesses bei etwa 78 % statt der historisch angenommenen Betz-Grenze von 59 % liegt, da letztere entweder die Drehimpulserhaltung oder die Kontinuitätsgleichung verletzt.
Diese Studie zeigt durch Experimente an hydrogelbasierten Granulat-Flößen, dass der Übergang von sprödem granularem Verhalten zu duktilem viskosem Fließen durch ein kombiniertes Fließgesetz beschrieben werden kann, das trockene granulare Rheologie, nichtlokale Effekte und gedämpfte viskose Strömung vereint.
Diese Arbeit präsentiert ein auf der normalisierten Hypothese der effektiven Viskosität basierendes, mittels symbolischer Regression entwickeltes Turbulenzmodell, das durch ein „Few-Shot“-Lernverfahren eine hohe Generalisierbarkeit bei geringem Datenbedarf aufweist und zudem die physikalische Rückführbarkeit auf klassische Basismodelle ermöglicht.
Diese Arbeit untersucht mittels hochauflösender numerischer Simulationen (LES) die grundlegenden kinetischen Prozesse und die Wechselwirkung zwischen Turbulenz und Chemie in einem katalysatorfreien Reaktor zur Umkehrung der Wassergas-Shift-Reaktion (RWGS) für die Produktion von nachhaltigem Flugkraftstoff.
Die vorliegende Arbeit stellt einen vollständig gekoppelten, impliziten Finite-Volumen-Algorithmus vor, der durch die gleichzeitige Lösung von Druck, Geschwindigkeit und Polymerstress eine robuste und stabile numerische Simulation von viskoelastischen Grenzflächenströmungen selbst bei sehr hohen Weissenberg-Zahlen ermöglicht.