Topological guidance of a self-propelled particle
该研究利用与自生波场耦合的行走液滴,证明了通过构建波环境中的拓扑结构(如能带隙和涌现规范场),可以直接引导局域化粒子的运动,从而实现粒子排斥、边缘输运及手性轨道动力学,将拓扑控制从波扩展到了物质粒子。
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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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以下是该领域最新的预印论文列表,涵盖了从基础理论到工程应用的最新发现。
该研究利用与自生波场耦合的行走液滴,证明了通过构建波环境中的拓扑结构(如能带隙和涌现规范场),可以直接引导局域化粒子的运动,从而实现粒子排斥、边缘输运及手性轨道动力学,将拓扑控制从波扩展到了物质粒子。
该研究建立了达西定律下受限环境中预混火焰的水动力学模型,揭示了曲率与切向应变分别对应不同马赫斯特克数()以及重力项()的独特效应,阐明了粘性比主导应变率跳变及强受限下达里厄 - 兰道不稳定性增强的机制,并区分了不同受限程度下的弱非线性动力学演化规律。
本文首次将作动线模型(ALM)与浸没边界法(IBM)集成到基于 GPU 并行计算的高阶气体动理学格式(GKS)中,实现了对包含机舱和塔筒的风力机及其尾流的高精度数值模拟,并验证了该方法在预测叶片 - 塔筒相互作用及尾流不对称性方面的有效性。
本文研究了基于扰动数据求解纳维 - 斯托克斯方程系综并直接计算湍流粘度参数的新方法,重点探讨了该系综涡粘模型在剪切流中是否存在过度耗散的问题。
该论文提出了一种结合 Klinkenberg 滑移模型、Hopf-Cole 变换、共享主干神经网络及深度最小二乘求解器的集成框架,通过将非线性气体渗流方程线性化,实现了对多孔介质中压力与速度场的精准预测及渗透率等参数的有效反演。
该论文将不可逆端口哈密顿系统框架扩展至欧拉描述下的非等熵粘性流体,通过修正微分算子统一处理对流输运,并重新表述了欧拉与拉格朗日坐标下的本构关系,最终提出了一种满足热力学第一和第二定律的边界控制端口哈密顿系统通用类。
该论文提出了一种基于角动量积分(AMI)公式的误差诊断框架,通过系统分离和量化粘性、湍流及压力梯度等物理机制的贡献,揭示了传统雷诺平均纳维 - 斯托克斯(RANS)模型在预测壁面摩擦系数时往往依赖不同机制间的误差抵消,从而为改进湍流模型提供了更具物理洞察力的指导。
该研究通过直接数值模拟,首次完整揭示了赫谢尔 - 巴尔克利(Herschel-Bulkley)屈服应力流体在管道和通道流动中从层流到湍流的转变机制,阐明了局部雷诺应力克服屈服应力以触发塞状区破裂及湍流生成的关键过程,并验证了与实验观测一致的转捩雷诺数范围。
本文通过大规模参数研究和直接测量,揭示了瑞利 - 泰勒不稳定火焰虽能由自生湍流增厚,但其内部结构与经典湍流火焰存在显著差异,从而为相关实际应用的亚网格模型选择提供了重要依据。
该研究利用 Basilisk 开源求解器数值模拟了均匀电场下剪切变稀的线性 Phan-Thien-Tanner 粘弹性液滴的变形与破裂动力学,揭示了不同电导率与介电常数比值区域中液滴形态演化、临界电场毛细数以及弹性(德博拉数)对变形行为的非线性影响规律。