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Fluids:“流体力学的最新进展”特刊深度好文分享 | MDPI 编辑荐读 |
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本期编辑荐读为读者收集了“流体力学的最新进展”特刊中的深度好文。该特刊汇集了部分编辑委员会成员,客座编辑和其他权威专家提供的高质量论文,讨论了流体力学各个方面的新知识以及前沿发展。除了广受探讨的湍流研究外,本特刊也收录了在混合流、多相流与多孔介质、蠕动流、势流、非牛顿流体以及流固耦合等领域的文章,欢迎大家阅读。
“流体力学的最新进展”深度好文推荐
1. Analysis and Modelling of the Commutation Error
换向误差的分析与建模
Markus Klein and Massimo Germano
作者指出,使用大涡模拟 (LES) 进行湍流建模被认为是优于传统方法的一种技术,因为它具有解析携带能量湍流结构的能力。考虑到过去几十年来计算能力的进步,以及基于机器学习的数值方法和先进建模技术的不断发展,可以预见的是,LES将在未来得到越来越多的应用机会。作者通过基于滤波的方法对换向误差进行多尺度动态分析,为了在受控条件下进行详细分析,该方法首先应用于合成湍流,然后应用于雷诺数在590的情况下湍流通道的先验分析。结果说明了动态建模方法的灵活性,表明在他们考虑的所有情况下,换向误差建模所产生的误差值均小于忽略换向误差所获得的差值。
带有单元居中数据存储和草图框过滤器的拉伸一维计算网格。
2. Numerical Simulation of Fountain Formation due to Normal and Inclined Twin-Jet Impingement on Ground
正常与倾斜双股流撞击地面所形成水柱的数值模拟
Xiang Zhang and Ramesh K. Agarwal
由于撞击射流在许多流体力学和工程应用中的具有重要意义,因此对其进行大量的研究是必要的。Zhang和Agarwal[2]从数值上研究由双射流撞击地面所形成的水柱的流动物理特性。在ANSYS Fluent的数值模拟中,采用了k-ε和WA (Wray-Agarwal) 湍流模型的不可压缩Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) 方程。通过改变双股射流的几何参数和流量参数以及它们之间的距离,对不同形态的喷射流进行了一系列数值模拟。参数的变化包括射流的雷诺数,撞击高度,两个射流中心线之间的距离等等。结果表明,两个射流的雷诺数不同会导致水柱向雷诺数较小的射流倾斜。
物理模型和3D计算域。
3. Hydrodynamic Dispersion in Porous Media and the Significance of Lagrangian Time and Space Scales
多孔介质中的流体动力扩散及其拉格朗日时空尺度的意义
Vi Nguyen and Dimitrios V. Papavassiliou
多孔介质中的运输对于环境和明升手机加工行业中的许多应用至关重要。流体动力扩散理论可以帮助工程师估算明升手机物质的扩散范围,从而设计合适的注入点以覆盖目标区域。为了准确地模拟在多孔介质中的流体传输过程,颗粒的流体动力分散系数是一个重要的参数,该系数可能取决于介质的性质,分散化合物类型和流场特性。Nguyen和Papavassiliou[3]使用lattice Boltzmann method (LBM) 来模拟多孔介质中的流动,并使用拉格朗日粒子追踪方法 (LPT) 来跟踪单个分散粒子的运动。他们发现流体动力扩散系数取决于填充床的有效Lagrangian Peclet数。
本研究中检查的填充类型:(a) 面心立方 (FCC);(b) 随机填充球体(RPS);(c) 体心立方(BCC)。
4. Stokes Equation in a Semi-Infinite Region: Generalization of the Lamb Solution and Applications to Marangoni Flows
半无限区域中的斯托克斯方程:Lamb解的推广及其在Marangoni流中的应用
Goce Koleski and Thomas Bickel
在小尺度下,牛顿流体的蠕动流由线性Stokes方程描述。但不容否认的是,依然存在许多尚未解决的涉及Stokes方程的问题。对于Marangoni流,界面本身的存在破坏了垂直于界面的对称性。而且Marangoni流通常与运输现象耦合,即使在线性状态下也会导致复杂的关系。因此,Koleski和Bickel[4]认为需要对Marangoni流进行更彻底的描述。作者研究了半球形区域中牛顿流体的蠕动流,指出在具有球形或近似球形的几何域中,斯托克斯方程的解可以表示为一系列球形谐波函数。但是,当流受限于半无限空间时,Lamb解给出的原始解决方案并不完整。此外,作者还讨论了由于液-气界面处的局部源产生的Marangoni流的解决方案,为界面app中的几个重要问题提供了新的思路。
温度梯度引起的水平应力,该水平应力将流体从界面的热区域驱动到冷区域。
5. Numerical Study of the Magnetic Damping Effect on the Sloshing of Liquid Oxygen in a Propellant Tank
电磁阻尼对推进箱内液氧晃动影响的数值研究
Yutaro Furuichi and Toshio Tagawa
在由航天器的推力和飞行姿态变化引起的动态加速环境中,推进剂箱中带有自由表面的液体剧烈振动的现象称为晃动 (Sloshing)。因为推进剂占据了航天器的大部分重量,所以由于晃动而引起的重心波动会对姿态控制产生不利影响,甚至存在着火或失灵的危险。在许多研究中,挡板被用作潜在的装置之一,它可以抑制飞行器中推进剂的震荡,但这可能会导致箱中较大的压力波动。为了避免这个问题,Furuichi和Tagawa[5]考虑了非重力场中球形航天器储罐中气态氧和液态氧的两相流动,并施加了冲击力。他们的计算研究表明,震荡在一定程度上取决于线圈中心的磁通密度。
零重力场中的一系列振荡液滴。
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(ISSN 2311-5521) 是MDPI组织出版的开放获取型期刊,期刊主要关注与流体力学及其应用相关的最新研究成果。目前,期刊已被ESCI、DOAJ和 Scopus等数据库收录。采取单盲同行评审,一轮审稿周期约为15.3天,文章从接收到发表仅需2.9天。
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