Modelling Material Injection Into Porous Structures Under Non-isothermal Conditions

本文基于多孔介质理论,在考虑局部热非平衡条件下建立了用于模拟非等温环境下椎体成形术(即丙烯酸骨水泥注入松质骨)的数学模型,并通过数值模拟验证了该模型的热力学一致性与物理合理性。

Jan-Sören L. Völter (University of Stuttgart), Zubin Trivedi (University of Stuttgart), Andreas Boger (Ansbach University of Applied Sciences), Tim Ricken (University of Stuttgart), Oliver Röhrle (University of Stuttgart)Tue, 10 Ma🔬 physics

Triangular instability of a strained Batchelor vortex

该研究结合理论分析与数值模拟,揭示了在弱轴向流作用下,应变 Batchelor 涡的三角不稳定性机制,阐明了轴向流如何通过减弱临界层阻尼促使原本被抑制的模态失稳,并确定了主导不稳定模态随轴向流强度变化的演化规律。

A. S. P. Ayapilla (Graduate School of Information Sciences, Tohoku University, Sendai, Japan), Y. Hattori (Institute of Fluid Science, Tohoku University, Sendai, Japan), S. Le Dizès (Aix Marseille Université, CNRS, Centrale Méditerranée, IRPHE, Marseille, France)Tue, 10 Ma🔬 physics

Non-equilibrium evaporation of Lennard-Jones fluids: Enskog-Vlasov theory and Hertz-Knudsen model

本文提出了一种针对真实流体(以 Lennard-Jones 流体为例)的分子动力学模型,该模型在平衡态性质上表现出与分子动力学模拟及实验数据的高度一致性,并揭示了非平衡蒸发条件下速度分布函数偏离麦克斯韦分布的现象,从而证明了经典赫兹 - 克努森关系在强非平衡条件下的局限性。

Shaokang Li, Livio Gibelli, Yonghao ZhangTue, 10 Ma🔬 physics

Stationary Couette-type flows in relativistic fluids

该论文研究了相对论流体中受两平行板约束的稳态库埃特型流动,发现由于狭义相对论中热流对动量密度的贡献(即“热惯性”),忽略热通量会导致即使粘度与温度无关时流动剖面出现定性错误,尤其在兰道参考系中,流体通过跨越边界流动来耗散粘性加热产生的多余能量。

Lorenzo Gavassino, Patrick Niekamp, Sören Schlichting, Gabriel S DenicolTue, 10 Ma🔬 physics

Prediction of Steady-State Flow through Porous Media Using Machine Learning Models

该研究提出了一种基于机器学习的框架,通过对比卷积自编码器、U-Net 和傅里叶神经操作符(FNO)三种架构,发现 FNO 在预测多孔介质稳态流动方面表现最优,其均方误差低至 0.0017 且比传统计算流体力学方法快 1000 倍,同时具备网格不变性,为冷板拓扑优化提供了高效可扩展的替代方案。

Jinhong Wang, Matei C. Ignuta-Ciuncanu, Ricardo F. Martinez-Botas, Teng CaoTue, 10 Ma🤖 cs.LG

Boltzmann-Curtiss Description for Flows under Translational Nonequilibrium

该研究提出了一种基于玻尔兹曼 - 柯蒂斯分布的形态连续介质理论,通过引入包含旋转自由度的新体粘度模型,在宽马赫数范围内显著改善了激波结构及非平衡态下的密度、应力和激波厚度预测精度,证明了其相较于传统纳维 - 斯托克斯方程在描述非平衡流动时的优越性。

Mohamed M. Ahmed, Mohamad I. Cheikh, James ChenTue, 10 Ma🔬 physics

Experimentally Resolving Gravity-Capillary Wave Evolution in Vessels of Unknown Boundary Conditions

本文提出了一种名为“提取模态追踪”(EMT)的无监督机器学习数据分析框架,通过直接从时空测量数据中提取波模态基,有效解决了因边界条件未知而难以分析重力 - 毛细波演化的问题,并在合成数据与法拉第波实验中验证了其在噪声鲁棒性、精度及受限视场下的优越性能,为研究轴对称流体界面系统的非线性动力学提供了通用工具。

Sean M. D. Gregory, Vitor S. Barroso, Silvia Schiattarella, Anastasios Avgoustidis, Silke WeinfurtnerTue, 10 Ma🔬 physics

An analytical model for rotors in confined flow across operating regimes

该论文提出了一种名为“统一阻塞模型”的广义工程模型,用于描述任意攻角和高推力系数下受限流场中转子(如风洞或水轮机)的复杂动力学行为,并通过大涡模拟、叶片元动量法及实验数据验证了其准确性,从而弥补了现有阻塞修正模型在适用范围上的不足。

I. M. L. Upfal, K. J. McClure, K. S. Heck, S. Pieris, J. W. Kurelek, M. Hultmark, M. F. HowlandTue, 10 Ma🔬 physics

A semi-analytical pseudo-spectral method for 3D Boussinesq equations of rotating, stratified flows in unbounded cylindrical domains

本文提出了一种针对旋转分层流三维 Boussinesq 方程的半解析伪谱方法,该方法结合映射勒让德多项式与傅里叶展开处理无界圆柱域,并采用解析线性算子的指数时间差分(ETD)方案,成功克服了强剪切和快速恢复波导致的数值刚性问题,从而实现了大时间步长下对天体物理及地球物理涡流不稳定性的高效高精度模拟。

Jinge Wang, Philip S. MarcusTue, 10 Ma🔬 physics

Optimize discrete loss with finite-difference physics constraint and time-stepping for solving incompressible flow

本文提出了一种名为 FDTO 的有限差分时间步进损失优化求解器,通过结合曲线坐标变换与体拟合结构化网格,将长时程演化分解为序列化的良态子问题,从而在显著降低显存占用并提升精度的同时,有效解决了不可压缩流及扩散混合等问题的离散损失优化挑战。

Yali Luo, Yiye Zou, Heng Zhang, Mingjie Zhang, Gang Wei, Jingyu Wang, Xiaogang DengTue, 10 Ma🔬 physics

A pair of oblate bubbles rising in-line: a linear stability analysis

该研究通过全局线性稳定性分析与全分辨率模拟,揭示了扁椭球形气泡对在粘性流体中上升时的稳定性主要由后随气泡受前导气泡尾流非对称剪切而产生的倾角诱导旋转反馈机制主导,而非此前认为的变形增强尾流卷吸,并阐明了不同失稳模式对应的耦合特征及新发现的振荡全局模态。

Wei-Qiang Liu, Jian-Ming Jiang, Jie ZhangTue, 10 Ma🔬 physics