Acceleration Waves and the K-Condition in Viscoelastic Solids and Non-Newtonian Fluids
本文通过分析平衡态下加速度波的传播,探讨了弱 K 条件在具有线性耗散的粘弹性固体和渐近幂律行为的非牛顿流体这两类双曲模型中的适用性,发现该条件在粘弹性模型中恒成立,而在非牛顿流体中则取决于幂律指数(牛顿流体成立,剪切变稀流体不成立)。
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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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本文通过分析平衡态下加速度波的传播,探讨了弱 K 条件在具有线性耗散的粘弹性固体和渐近幂律行为的非牛顿流体这两类双曲模型中的适用性,发现该条件在粘弹性模型中恒成立,而在非牛顿流体中则取决于幂律指数(牛顿流体成立,剪切变稀流体不成立)。
本文推导并分析了一种适用于任意截面管道内不可压缩液体与可压缩气体分层流动的新模型,该模型基于浅水近似和理想气体定律并通过非保守项耦合,同时验证了其在数值模拟中的双曲性质、熵不等式及平衡态保持能力。
本文通过涵盖不同初始雷诺数及能量谱形式(Birkhoff-Saffman 与 Loitsianskii-Kolmogorov-Batchelor)的超长时直接数值模拟,证实了衰减湍流动能呈现非普适的幂律衰减特征,并指出边界效应显著影响衰减规律,而普适性可能仅在消除边界效应后或针对涡量衰减时才会显现。
本文针对具有钉扎接触线的蒸发半球形液滴,通过解析方法研究了无滑移与全滑移边界条件下由蒸发和表面张力梯度(如非均匀冷却或光敏表面活性剂引起)驱动的斯托克斯流动,揭示了无滑移条件下蒸发率与表面张力梯度的刚性关系,并重新阐释了从毛细流向马兰戈尼对流转变的临界马兰戈尼数。
该研究利用原子力显微镜首次直接测量了纳米尺度下带电粒子在电解质中运动时产生的电粘升力,并通过结合润滑理论与小屏蔽长度公式的解析方法,成功解释了实验观测到的升力饱和现象,解决了现有理论与实验数据之间的显著差异。
本文通过在 Couette-Poiseuille 实验中结合粒子图像测速(PIV)与流变示踪可视化技术,定量对比了湍流衰减过程,发现可视化测得的湍流分数衰减特征时间主要对应于流向速度脉动(条带)的衰减,而非展向速度脉动(滚涡)。
该研究通过直接数值模拟和理论分析,揭示了在考虑真实端壁无滑移边界条件下,泰勒 - 库埃特流中存在多种长寿命稳定状态及显著滞后现象,并阐明了从泰勒涡到湍流泰勒涡的演化序列及其稳定性机制。
本文针对两相流中不溶性表面活性剂的扩散界面模拟,提出了两种无需显著增加计算成本即可提升精度的数值方法,并通过数值测试验证了其有效性,同时引入了一个具有挑战性的新基准案例以供后续研究参考。
该研究通过二维直接数值模拟发现,在等温可压缩湍流中,粒子对分离的倍增时间与减半时间统计特性表现出间歇性和非普适性:减半时间指数符合多重分形模型预测且与驱动方式无关,而倍增时间指数则依赖于驱动类型和马赫数,无法用已知多重分形模型统一描述。
该研究通过三维直接数值模拟发现,在持续外力驱动的稳态分层剪切湍流中,尽管存在持续的搅拌与混合,剪切层半深度会收敛至有限值,且流动最终会自我调节至梯度理查德森数小于 0.2 的状态,并在充分扩展的域中涌现出显著的大尺度各向异性结构。