physics.flu-dyn articles

A global well-posedness result for the three-dimensional inviscid quasi-geostrophic equation over a cylindrical domain

Cet article établit l'existence globale et l'unicité d'une solution généralisée pour l'équation quasi-géostrophique tridimensionnelle inviscide sur un domaine cylindrique à section horizontale multi-connexe, sous des conditions aux limites de Neumann homogènes et de flux nul avec circulation constante, en supposant que la vorticité potentielle initiale est essentiellement bornée.

Qingshan ChenTue, 10 Ma🔬 physics

Statistical State Dynamics of Large-Scale Structure Formation in Shallow Water Magnetohydrodynamic Turbulence

Cet article étend le cadre de la dynamique des états statistiques (SSD) aux turbulences magnétohydrodynamiques en eau peu profonde pour expliquer la formation et l'équilibre statistique de structures cohérentes combinant jets zonaux et champs toroïdaux, offrant ainsi des perspectives sur des phénomènes tels que la super-rotation solaire et le cycle solaire de 22 ans.

Eojin Kim, Brian F. FarrellTue, 10 Ma🔬 physics

A model for limit-cycle switching in open cavity flow

Ce papier présente un modèle mathématique réduit de l'écoulement dans une cavité ouverte, basé sur la théorie de la variété centrale, qui reproduit les dynamiques clés observées telles que les états de bord quasi-périodiques instables et le basculement entre cycles limites, tout en expliquant ce phénomène par les termes de couplage croisé des équations d'amplitude.

Prabal S. NegiTue, 10 Ma🔬 physics

Meta-PINNs: Meta-Learning Enhanced Physics-Informed Machine Learning Framework for Turbomachinery Flow Predictions under Varying Operation Conditions

Cette étude propose un cadre novateur de réseaux de neurones informés par la physique assistés par l'apprentissage par méta-optimisation (Meta-PINNs) qui améliore considérablement l'efficacité de l'entraînement, la robustesse prédictive et la capacité de généralisation pour la simulation d'écoulements turbomachines complexes sous des conditions opérationnelles variables, surpassant les méthodes traditionnelles en précision et en réduction des coûts computationnels.

Yuling Han, Zhihui Li, Zhibin YuTue, 10 Ma🔬 physics

Force Dipole Interactions in Membranes with Odd Viscosity

Cet article développe un cadre hydrodynamique décrivant les interactions et la dynamique collective de dipôles de force dans une membrane fluide compressible dotée de viscosité impaire, en dérivant un tenseur de Green exact qui révèle des régimes dynamiques distincts et des observables tels que la dérive transversale et le mouvement chiral.

Sneha Krishnan, Udaya Maurya, Rickmoy SamantaTue, 10 Ma🔬 physics

Unified Structural-Hydrodynamic Modeling of Underwater Underactuated Mechanisms and Soft Robots

Ce papier propose un cadre d'optimisation global piloté par les trajectoires, inspiré de la stratégie d'évolution CMA-ES, pour modéliser de manière unifiée les paramètres structurels et hydrodynamiques couplés des mécanismes sous-actués et des robots mous sous-marins, permettant ainsi une reproduction fidèle de leur comportement et une transférabilité efficace entre différents systèmes sans recalibrage manuel.

Chenrui Zhang, Yiyuan Zhang, Yunfei Ye, Junkai Chen, Haozhe Wang, Cecilia LaschiTue, 10 Ma🔬 physics

Adaptive shape control for microswimmer navigation in turbulence

Cette étude démontre que l'apprentissage par renforcement permet à un micro-nageur de modifier activement sa morphologie pour optimiser sa navigation dans des écoulements turbulents, surpassant les stratégies fixes et offrant un modèle analytique interprétable.

Jingran Qiu, Lorenzo Piro, Luca Biferale, Massimo Cencini, Bernhard Mehlig, Kristian GustavssonTue, 10 Ma🔬 physics

Magnetoconvection in a spherical shell: Equatorial symmetry during the transition from the weak- to the strong-field regime

Cette étude démontre que la transition entre les régimes de dynamos faibles et forts dans une coquille sphérique est corrélée à une rupture de symétrie équatoriale, déclenchée par la croissance soudaine du champ magnétique, ce qui est essentiel pour identifier la branche correcte dans les simulations de géodynamo.

Luke J. Gostelow, Robert J. TeedTue, 10 Ma🔬 physics

The Role of Dynamic Stall in Aerofoil Shape Optimisation for Curvilinear Blade Kinematics

Cette étude démontre que l'optimisation de la forme des profils aérodynamiques pour les kinématiques curvilignes n'est efficace que dans les configurations à forte solidité où le décrochage dynamique est modéré, car elle permet de supprimer le décollement du vortex de bord d'attaque, tandis que dans les régimes de décrochage profond, la séparation de l'écoulement rend toute modification géométrique inefficace.

Benjamin Irwin, David Toal, Swathi KrishnaTue, 10 Ma🔬 physics

Manifold-Adapted Sparse RBF-SINDy: Unbiased Library Construction and Unsupervised Discovery of Dynamical States in Turbulent Wall Flows

Cet article propose une méthode non supervisée, nommée Manifold-Adapted Sparse RBF-SINDy, qui reconstruit le squelette dynamique des écoulements turbulents pariétaux à partir de mesures murales uniquement, en corrigeant les biais structurels des bibliothèques de fonctions usuelles par un échantillonnage uniforme en longueur d'arc et une métrique de Mahalanobis pour révéler les états cohérents et les transitions rares.

Miguel Perez-Cuadrado, Giorgio Maria Cavallazzi, Alfredo PinelliTue, 10 Ma🔬 physics

Sensitivity of Isothermal Swirl Combustor Flow to Inlet Reynolds Number

Cette étude numérique RANS d'un brûleur à swirl isotherme démontre que, bien qu'une augmentation du nombre de Reynolds intensifie significativement les vitesses axiales et la recirculation, la position de la zone de recirculation interne reste stable, suggérant une ancrage robuste de la flamme.

Madan Lal Mahato, Nitesh Kumar SahuTue, 10 Ma🔬 physics

A simple experiment for observing clustering and dynamics of coalescing particles in air turbulence

Cette étude présente une nouvelle plateforme expérimentale de suivi lagrangien 3D à haute résolution, intégrant des filtres géométriques pour éliminer les artefacts, afin de caractériser avec fiabilité le regroupement et la dynamique de collision de micro-gouttelettes inertielles dans la turbulence de l'air à des échelles sub-Kolmogorov.

L. Fu, J. Feng, Y. Chen, F. Gong, X. Meng, E. -W. SawTue, 10 Ma🔬 physics

Hydrodynamic origins of symmetric swimming strategies

En démontrant que les mouvements symétriques et antisymétriques sont hydrodynamiquement équivalents et optimaux pour la locomotion dans les fluides visqueux, cette étude établit que la prévalence des nages symétriques chez les organismes vivants résulte d'un principe d'efficacité physique plutôt que de simples contraintes développementales.

Takahiro Kanazawa, Kenta Ishimoto, Kyogo KawaguchiTue, 10 Ma🔬 physics

Nonlinear evolution of unstable solar inertial modes: The case of viscous modes on a differentially rotating sphere

Cette étude combine simulations numériques et théorie de stabilité non linéaire pour démontrer que l'instabilité de cisaillement du mode inertiel solaire $m=1$ atteint une saturation par lissage de la rotation différentielle, produisant des amplitudes de vitesse compatibles avec les observations solaires dans le cadre d'un modèle bidimensionnel visqueux.

Muneeb Mushtaq, Damien Fournier, Rama Ayoub, Peter J. Schmid, Laurent GizonTue, 10 Ma🔭 astro-ph

Glassy phase transition in immiscible steady-state two-phase flow in porous media

En appliquant le principe de maximum d'entropie de Jaynes et l'apprentissage automatique pour mapper la distribution de gouttes d'un écoulement diphasique hors équilibre sur un modèle de verre de spin à l'équilibre, cette étude prédit avec succès la transition de phase vers un état vitreux dynamique caractérisé par une réponse non linéaire et de l'hystérésis à l'échelle macroscopique.

Santanu Sinha, Humberto Carmona, José S. Andrade Jr., Alex HansenTue, 10 Ma🔬 physics

Breakup of an active chiral fluid

Cette étude démontre, à l'aide de la théorie du corps élancé et de simulations numériques, qu'une bande de fluide chiral actif se brise en un temps fini avec une épaisseur décroissant selon une loi de puissance, résultat confirmé qualitativement par des expériences.

Luke Neville, Jens Eggers, Tanniemola B. LiverpoolThu, 12 Ma🔬 cond-mat

Topological entropy of stationary three-dimensional turbulence

Cet article présente un cadre eulérien exact permettant de calculer l'entropie topologique de la turbulence stationnaire tridimensionnelle à partir de la distribution des valeurs propres du tenseur de taux de déformation et de leurs temps de décorrélation, éliminant ainsi le besoin d'un suivi lagrangien complexe.

Ankan Biswas, Amal Manoharan, Ashwin JoyThu, 12 Ma🔬 physics

Wave-induced drift in third-order deep-water theory

Cette étude utilise une formulation hamiltonienne réduite pour analyser la dérive induite par les vagues en eau profonde jusqu'à l'ordre trois, révélant que la dérive de Stokes classique sous-estime légèrement la dérive en surface et la surestime en profondeur, tandis que l'intégration des termes harmoniques de différence améliore la précision du modèle.

Raphael StuhlmeierThu, 12 Ma🔬 physics

Waves in a shear flow: transition between the KH, Holmboe and Miles instability

Cette étude révèle, pour la première fois au sein d'un même état de base, une transition unifiée entre les instabilités de Kelvin-Helmholtz, de Holmboe et de Miles dans les écoulements de cisaillement stratifiés, en fonction du rapport de densité et en validant ces mécanismes par des simulations non linéaires.

Anil Kumar, S. Ravichandran, Ratul DasguptaThu, 12 Ma🔬 physics

Waviness and self-sustained turbulence in plane Couette-Poiseuille flow

Cette étude par simulation numérique directe du fluide de Couette-Poiseuille démontre que, pour des amplitudes de rouleaux suffisantes, la déformation (ondulation) des stries suit une relation quadratique avec l'amplitude de ces rouleaux, confirmant ainsi une étape clé du processus d'auto-entretien de la turbulence proposé par Waleffe.

Manuel Etchevest, Pablo Dmitruk, Supriya Karmakar, Benoît Semin, Ramiro Godoy-Diana, José Eduardo WesfreidThu, 12 Ma🔬 physics

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