来源:Fluids 发布时间:2021/6/18 18:49:49
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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Fluids“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Fluids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

https://doi.org/10.3390/fluids6010015

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

https://doi.org/10.3390/fluids5030132

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

https://doi.org/10.3390/fluids5020079

多孔介质中的运输对于环境和化学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化学物质的扩散范围,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

https://doi.org/10.3390/fluids5040249

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,为界面科学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

https://doi.org/10.3390/fluids5020088

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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Fluids (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。Fluids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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