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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.
Die Studie zeigt durch direkte numerische Simulationen, dass die Fluidträgheit zwar die Dynamik und Strukturverlagerung der elasto-inertialen Turbulenz in zweidimensionalen Kanalströmungen verstärkt, jedoch eine robuste statistische Selbstähnlichkeit der Geschwindigkeits- und Spannungsfluktuationen über einen weiten Bereich der Reynolds-Zahlen hinweg bewahrt bleibt.
Diese Arbeit stellt ein einheitliches viskoelastisch-viskoplastisches Kontinuumsmodell für granulare Strömungen vor, das durch eine explizite Verknüpfung des Restitutionskoeffizienten mit einer Kontinuumsviskosität die partikelskalige Kollisionsphysik direkt mit makroskopischer Dämpfung verbindet, während die klassische -Rheologie für den plastischen Fluss erhalten bleibt.
Die Studie zeigt, dass Oberflächenwellen in einem abfließenden Badewannenwirbel sowohl den Aharonov-Bohm-Effekt als auch den Lense-Thirring-Effekt in einem einzigen hydrodynamischen System realisieren, wobei Experimente diese Vorhersagen bestätigen und eine Laborplattform für topologische Phasen- und Trägheitseffekte bieten.
Diese Arbeit stellt eine systematische Methode vor, um exakte Formeln für statistische Momente beliebiger Ordnung der Geschwindigkeitsgradienten in isotroper Turbulenz herzuleiten, die sowohl für kompressible als auch inkompressible Strömungen gelten und durch direkte numerische Simulationen validiert wurden.
Diese Studie nutzt direkte numerische Simulation (DNS), um die Leistungsfähigkeit von LES- und RANS-Modellen bei der Vorhersage der turbulenten Mischung eines Wasserstoffstrahls in einer Quersströmung zu bewerten und zeigt dabei, dass RANS aufgrund falscher Annahmen über die turbulente Diffusivität und den turbulenten Schmidt-Zahl-Ansatz die Mischung erheblich unterschätzt, während LES hervorragende Ergebnisse liefert.
Diese Arbeit stellt eine meshless h-adaptive Lösung für die natürliche Konvektion nicht-newtonscher Fluide in einem differentiell beheizten Hohlraum vor, die durch eine an die Scherverdünnung angepasste Knotenverfeinerung sowohl die Genauigkeit der Grenzschichtauflösung als auch die Recheneffizienz verbessert.
Diese Studie untersucht numerisch, wie die Verteilung der Oberflächenladung in wellenförmigen Nanokanälen unter Druck- oder elektrischen Feldern zwei Strömungsregime erzeugt, wobei ein abrupter Geschwindigkeitssprung bei hohem Druck und die Phasenverschiebung zwischen Ladung und Geometrie die Ionenströme und deren Selektivität entscheidend steuern.
Die Studie untersucht ein cyber-physisches Unterwasserfahrzeug mit bio-inspirierten, schlagenden Brustflossen, die durch synchronisierte oder anti-symmetrische Bewegungen effiziente Manöver, Schweben und Positionshalten ermöglichen, indem sie Strömungskräfte in Abhängigkeit von reduzierten Frequenzen und Strouhal-Zahlen nutzen.
Die Studie untersucht die Evolution von Gasplumen in gekrümmten, achsensymmetrischen porösen Kanälen als Modell für unterirdische Gasspeicher, indem sie durch asymptotische Analyse und numerische Simulationen zeigt, wie Auftrieb und Geometrie die Ausbreitungsdynamik in verschiedenen zeitlichen Regimen steuern, was für die sichere und effiziente Speicherung von Wasserstoff und CO₂ relevant ist.
Diese Studie untersucht erstmals die Dynamik von kohäsiven Partikeln in einem turbulenten Kanalfluss und zeigt, dass ein lokales Ungleichgewicht zwischen Aggregation und Zerfall durch eine größenabhängige Wandnormaltransport-Kreislauf kompensiert wird, bei dem größere Aggregate zur Wand wandern und zerfallen, während kleinere Aggregate zurück in die Strömungmitte transportiert werden und wachsen.