Geometry-Aware Physics-Informed PointNets for Modeling Flows Across Porous Structures
该研究提出了几何感知物理信息点网(PIPN)和物理信息几何感知神经算子(PI-GANO)两种方法,通过统一损失函数耦合自由流与多孔区域的物理方程,实现了对跨多孔结构流动的高效建模,在未见几何形状和边界条件下均能准确预测流速、压力及尾流结构,从而显著加速了相关设计研究。
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流体力学是研究流体如何流动、变形以及与其他物质相互作用的迷人领域。从日常的气流到浩瀚的星系演化,这一学科无处不在。在本分类中,我们聚焦于该领域的核心动态,用通俗的语言解读那些看似复杂的物理现象,让非专业读者也能领略流体世界的奇妙逻辑。
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该研究提出了几何感知物理信息点网(PIPN)和物理信息几何感知神经算子(PI-GANO)两种方法,通过统一损失函数耦合自由流与多孔区域的物理方程,实现了对跨多孔结构流动的高效建模,在未见几何形状和边界条件下均能准确预测流速、压力及尾流结构,从而显著加速了相关设计研究。
该研究通过实验揭示了表面活性剂浓度增加如何通过马兰戈尼应力稳定涡环、抑制方位角不稳定性并促进同心混合模式,从而建立了基于薄膜厚度、雷诺数和表面张力比的涡环失稳阈值经验图谱。
本文建立了一个结合完整界面曲率与 Giesekus 应力封闭的一维模型,通过全局线性稳定性分析揭示了中等弹性下重力拉伸粘弹性射流的失稳机制,发现弹性应力反馈改变了临界韦伯数与振荡频率,并确定喷嘴附近为主要的受控区域。
本文建立了任意域上流体成型的理论基础,并开发了一种基于修正的降阶五次有限元的高精度数值求解器,能够准确计算复杂边界条件下液面形状及其曲率,从而突破以往仅适用于线性化方程或轴对称圆形/椭圆域的限制。
本文提出了一种耦合水 - 气 - 涡轮动力学的波浪能液舱数值模型,并通过缩比原型实验验证了该模型,揭示了多叶轮脉冲式空气涡轮系统(MLATS)中转子惯量与阻尼对性能的影响机制,发现优化涡轮设计(如 Turbine-L3)及增加液舱宽度可显著提升波浪能捕获效率与极端工况下的系统可靠性。
该研究通过数值模拟与实验验证表明,在二维 duct 阻抗反演中,虽然 Ingard-Myers 边界条件能较好地近似真实的湍流边界层剖面,但文献中常用的简化流速剖面会导致显著的阻抗反演误差。
该论文提出了一种基于隐式秩最小化自编码器的潜在空间变分数据同化方法,通过在低维潜在空间而非原始状态空间进行优化,显著提升了二维湍流在稀疏观测下的可观测性,从而在预测精度、小尺度还原度及抗噪性方面均大幅优于传统方法。
该研究通过数值模拟与实验发现,活性流体中的混沌流动会驱动相分离界面发生剧烈变形,形成由片状界面主导、尺度受活性应力与表面张力调控且能持续重构的双连续稳态结构,从而有效抑制了传统相分离中的粗化过程。
本文提出了一种针对跨临界及相变流动中真实流体激波模拟的准守恒有限体积方法(RFQC),通过局部线性化状态方程并演化冻结 Grüneisen 系数与线性化余项,有效消除了全守恒格式中的虚假压力振荡,同时保持了激波捕捉的准确性与能量守恒性。
该论文提出了一种无需傅里叶变换即可直接从二阶结构函数估算功率谱密度的框架,并通过多种理论与观测数据验证了其在湍流研究等场景中稳健获取幂律行为的可靠性。