Optimization-Based Discovery of A Non-Attracting Flow State in An Oscillating-Cylinder Wake
本文利用物理信息神经网络(PINNs)结合基于离散损失优化的(ODIL)框架,在振荡圆柱绕流的超临界雷诺数条件下,成功发现并验证了一类虽满足控制方程但无法通过直接时间步进模拟获得的非吸引周期流态。
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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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本文利用物理信息神经网络(PINNs)结合基于离散损失优化的(ODIL)框架,在振荡圆柱绕流的超临界雷诺数条件下,成功发现并验证了一类虽满足控制方程但无法通过直接时间步进模拟获得的非吸引周期流态。
该研究通过直接数值模拟发现,粘性超弹性壁面引起的动态运动增强了湍流通道中的动量与热量传递,其机制在于壁面运动促使近壁区热通量主要通过湍流对流而非扩散传输,且可通过调节壁面弹性模量来控制由扫掠和喷射事件主导的热交换过程。
该论文揭示了在低比热比惰性气体中,高激波密度比与粗网格结合会诱发类似“卡彭特”现象的数值激波不稳定性,提醒研究者需警惕此类数值伪影与真实物理不稳定性之间的混淆。
该研究揭示了清洁球形气泡链上升过程中的两阶段分散机制:初始失稳由尾迹诱导升力引发,而随后的大尺度横向分散则源于气泡与流体双向耦合产生的自诱导平均流对剪切场的增强作用。
该研究提出并评估了两种变分量子电路架构(R1 和 R2),旨在通过量子机器学习近似量子格子玻尔兹曼方法中的非线性碰撞算子,其中 R1 模型适用于无中间测量的多步连续演化,而 R2 模型则专注于单步的高精度算子重构。
该论文提出了一种基于非负最小二乘法的新型粒子合并算法,用于稀薄气体动力学模拟,该方法能够在守恒任意速度及空间矩的同时保持精确或近似的碰撞率,从而显著降低关键宏观量上的合并误差。
该研究利用高速反射显微镜揭示,在疏水表面滑动的粘弹性聚电解质液滴中,阳离子和非离子聚合物会因润湿性差异导致后退接触线失稳并引发丝状结构形成,而阴离子聚合物则不会。
本文通过将仿生水下机器人的滚动运动建模为质心偏置的流体动力学查普雷金滑车,利用弗洛凯理论分析表明,由周期性偏航运动引发的参数激励是导致高速游动时滚动失稳的根本原因,从而揭示了鱼形机器人在速度、效率与稳定性之间的内在权衡。
本文通过数值模拟研究了强有利压力梯度下甲烷在纯空气与预燃空气(vitiated air)中的湍流扩散火焰,提出并验证了可压缩火焰元进度变量模型,发现详细反应机理能更准确捕捉快速化学反应与压力敏感性,而预燃空气火焰则因不稳定导致燃烧减弱甚至熄灭。
该论文提出利用湍流动能耗散率()作为连接变量,将亚网格非预混火焰面模型与 RANS 或 LES 大尺度计算相结合,通过确定最小涡尺度上的应变率和旋度等机械约束,从而在不引入人工进度变量的情况下更准确地模拟湍流非预混燃烧的物理过程。