Dynamic multiphase flow triggers chaotic mixing in porous media
该研究通过实验与数值模拟发现,多孔介质中的动态两相流能诱导混沌混合,其流体拉伸率在剪切变形与界面重定向频率达到平衡的最优流速下实现最大化,从而显著增强了溶质混合效率。
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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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该研究通过实验与数值模拟发现,多孔介质中的动态两相流能诱导混沌混合,其流体拉伸率在剪切变形与界面重定向频率达到平衡的最优流速下实现最大化,从而显著增强了溶质混合效率。
本文通过奇异摄动分析和 WKB 近似,推导出了楔形 Hele-Shaw 细胞中 Saffman-Taylor 指状流的指宽选择机制解析表达式,揭示了间隙梯度对指宽的关键调控作用,并证实了该理论预测与实验数据及线性稳定性分析结果高度吻合。
该研究通过弱耦合框架揭示了缺陷嵌入型声子亚表面与壁面湍流的相互作用机制,表明其能利用频率选择性耦合抑制近壁脉动并降低湍流阻力,且展现出区别于预设壁面运动的独特动力学特性。
该研究通过直接数值模拟揭示了高速雨滴撞击液池产生二次液滴的动力学机制,发现二次液滴尺寸分布遵循 的标度律,并阐明了中心液膜与二次流对液滴捕获及重聚行为的调控作用。
该研究通过开发一种基于直接数值模拟和拉格朗日粒子追踪的显式云微物理模型,揭示了湍流在垂直发展云中对液滴增长(特别是自转化和碰并过程)的促进作用,表明湍流能加速降水形成并增大落地雨滴尺寸。
本文建立了一个统一的边界层框架,用于分析旋转球形腔内振荡球体所受的磁流体动力学阻力,该理论综合了阿尔芬波辐射、粘性效应和欧姆耗散,并得到了数值模拟的验证,为行星内部(如地球内核的斯利希特模式)及冰卫星地下海洋的振荡流动研究提供了定量基础。
该研究结合多种流场重构技术,揭示了夹持于中点的柔性板在法向气流中,其振动对称性直接决定尾流拓扑结构(对称振动对应 S-2S 模式,反对称振动对应 2P 模式),并发现反对称振动会导致额外的平均阻力惩罚。
该研究通过数值模拟揭示,可溶性表面活性剂对双连续液 - 液相分离中流体动力学粗化过程的抑制作用主要源于表面活性剂诱导的马兰戈尼应力,且这种抑制效果随表面活性剂佩克莱特数()呈现非单调变化,在中间值()时达到最强,其机制在于界面表面活性剂补充与浓度梯度保持之间的竞争平衡。
本文介绍了使用 Julia 语言开发的 LCS.jl 模型,该模型通过基于前缀扫描的 GPU 原生通信算法,在保持高可扩展性和跨平台可移植性的同时,显著降低了粒子通信成本并实现了高达 18 倍的 GPU 加速,为多相湍流直接数值模拟提供了高性能解决方案。
该研究表明,与牛顿流体相比,聚合物湍流中的被动标量混合效率较低,其特征表现为由更小、更弥散且边界更平滑的强涨落斑块组成,导致平均标量通量减小且间歇性减弱。