出版物
2022
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150.(2022) 流体力学杂志。 941年, 摘要
我们研究了无惯性粘弹性通道流对局部扰动的响应。因此,我们进行了一个实验,在该实验中,我们使用局部速度脉冲扰动流动,并探测扰动位置下游的扰动流体包。对于较低的魏森伯格数,扰动流体以单一速度脉冲的形式到达测量位置;对于足够高的魏森伯格数和扰动强度,到达测量位置的是随机数量的脉冲。观测到的平均脉冲数随着Weissenberg数的增加而增加。这一观测构成了向一种新的弹性脉冲分裂机制的过渡。我们的结果为研究高弹性下粘弹性通道流动的局部扰动的增长提供了一个可能的新方向。
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149.(2022) 低温物理学(伍德伯里,纽约州)。 48, 6, p . 492 - 507 摘要
简要描述了具有弯曲流线的粘弹性无惯性流动中弹性驱动不稳定性和弹性湍流的主要结果。然后,我们描述了弹性湍流理论和弹性波的预测Re≪1和Wi比1,弹性波的速度取决于弹性应力,这与磁流体力学中的Alfvén波相似,而与其他波不同的是,弹性波的速度取决于介质弹性。由于已经建立和证明的具有曲线流线的粘弹性流动的弹性失稳机制在零曲率处失效,因此平行剪切流动被证明是线性稳定的,类似于牛顿平行剪切流动。然而,平行剪切流的线性稳定性并不意味着它们的全局稳定性。在这里,我们切换到主要主题,即聚合物溶液的无惯性平行剪切通道流动的最新发展。在这种流动中,我们发现了与线性稳定性预测相矛盾的弹性驱动不稳定、弹性湍流、弹性波和阻力减小。在这方面,我们简要讨论了这种流动的正态与非正态分岔,流阻力,速度和压力波动,以及在高弹性数下速度场的相干结构和频谱特性作为Wi的函数。
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148.(2022) 物理评论液体。 7, 6, 063901. 摘要
在本文中,我们给出了实验结果,并揭示了在高弹性的直道、无惯性、粘弹性流动中,发生弹性失稳并不需要强扰动。我们证明了非正模分岔之后是混沌波动,自组织为流向条纹,以及由于顶部通道壁中心的小空腔产生的弱扰动而产生的弹性波。在过渡区、弹性湍流区和减阻区,混沌流动持续存在,这与之前在入口处强扰动情况下的观测结果一致。此外,观测到的弹性波沿展向传播,使我们可以直接确定弹性波的线性色散关系。此外,展向传播弹性波的速度依赖于与先前观测到的顺流传播波相同尺度的魏森伯格数,尽管其速度幅度明显小于先前观测到的顺流传播波。
2021
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147.(2021) 物理评论。E。 103年, 3 - 1, 033107. 摘要
流动中的聚合物分子随着速度梯度的增大而发生线圈拉伸相变。到目前为止,还缺乏对随机流中过渡的模型无关的识别和描述。在这里,我们建议使用扩展统计量的熵作为适当的度量,因为在过渡周围有强烈的涨落。我们通过实验测量了熵作为局部Weisenberg数的函数,并表明它有一个最大值,可以识别和量化转变。我们将新方法与基于线性Oldroyd-B模型或非线性有限可扩展非线性弹性聚合物模型的传统方法进行了比较。
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146.(2021) 流体力学年度评论。 53岁, p。27-58 摘要
粘性溶剂层流可以通过加入少量长聚合物分子而被强烈修饰,从而产生称为弹性湍流(ET)的混沌流动。ET是由于聚合物拉伸产生的弹性应力及其对流动的反作用力。它的性质类似于在水动力湍流中观察到的那些,尽管形式上的相似性并不意味着这两种随机运动的物理机制的相似性。在这里,我们回顾了有壁流动和无界流动几何中ET的统计和频谱特性和速度场的空间结构,压力波动的统计和频谱特性,以及摩擦因子的缩放,这些都是在实验和数值模拟中观察到的,并被理论描述为广泛的控制参数和聚合物浓度。
2019
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145.(2019) 自然通讯。 10日, 937. 摘要
石墨烯等二维导电材料中的电子输运,具有主导电子-电子相互作用,表现出不寻常的涡旋流,导致非局域电流场关系(负电阻),不同于经典欧姆定律。这些材料的输运行为用低雷诺数流体力学最好地描述,其中本构压力-速度关系是斯托克定律。在这里,我们报告了在一个类似于电子系统的由矩形腔组成的微流控装置中牛顿流体的粘性流动中观察到的这种涡流的证据。我们将实验结果推广到不同偏心距的椭圆空腔中,并通过数值求解无滑移边界条件下粘性流动的双调和方程进行了验证。我们验证了涡出现的预测阈值的存在。引人注目的是,我们发现二维理论模型在实验中捕捉了三维斯托克斯流的基本特征。
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144.(2019) 自然通讯。 10日, 652. 摘要
声波在气体和液体中的传播速度取决于介质的可压缩性。存在另一种非弥散波,其波速取决于介质的应力而不是介质的弹性。一个著名的例子是阿尔芬波,它通过磁场渗透的等离子体传播,其速度由磁张力决定。在稀聚合物溶液的流动中预测了阿尔芬波的弹性模拟,其中拉伸聚合物的弹性应力决定了弹性波的速度。在这里,我们给出了在通道流动中两个障碍物之间的粘弹性爬行流动的弹性湍流中的弹性Alfven波的定量证据。实验证明中的关键发现是弹性波速c(el)与Weissenberg数Wi的非线性依赖关系,这偏离了基于线性聚合物弹性模型的预测。
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143.(2019) 物理评论快报。 123年, 23日, 234501. 摘要
我们报告了在弹性湍流(ET)中动能和弹性能量、压力以及扭矩波动的幂律衰减指数之间的标度关系。的关系推导出估计的不同部分弹性应力远远大于其旋转的部分,和它的贡献成完整的弹性压力是主要的功率谱振幅观察等实验。估计是符合聚合物拉伸流:主要由发散部分聚合物的拉伸与应变率相关,而旋转,旋转的,流在聚合物拉伸扮演配角的角色。该标度关系与黏弹性流体在不同流动几何条件下ET区实验和数值得到的指数值吻合较好。
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142.(2019) 统计物理杂志。 175年, 3 - 4, p . 664 - 680 摘要
在这篇简短的综述中,我们讨论了热噪声在三个不同的非平衡系统时空动力学中的决定性和有时意想不到的作用,通过它们的空间尺度,即宏观、介观和微观,以及与它们对热波动敏感性相关的相应物理参数来区分。作为这类非平衡系统的例子,我们选择了在气液临界点附近的流体的瑞利-贝纳德对流的时空模式动力学,作为一个宏观系统;在剪切流和线性流中囊泡的时空动力学,作为介观系统;并将长柔性线性聚合物分子在剪切流动中的动力学作为一个微观系统。
2018
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141.(2018) 物理评论液体。 3. 10日, 103302. 摘要
由于流动拉伸聚合物产生的弹性应力,无惯性的聚合物流体蠕变流动表现出弹性不稳定性和弹性湍流,并伴随着阻力增强。然而,在高Re和低流体弹性El的惯性主导流动中,湍流摩擦阻力的减小是由惯性应力和弹性应力之间的复杂竞争引起的。本文探讨了在较宽的控制参数El和(Re, Wi)范围内惯性对粘弹性流动稳定性的影响。我们给出了在Wi-Re坐标下观测到的流态的稳定性图,并发现不稳定性的起始点意外地显示出对El的非单调依赖。此外,图中三个不同的区域是根据El确定的。引人注目的是,对于高弹性流体,我们发现在雷诺数为1至10的范围内,流动完全重新分层,不同于众所周知的湍流阻力减小。这些违反直觉的效应可以用有限的聚合物延展性和在高Wi时涡度的抑制来解释。我们的结果需要进一步的理论和数值研究来揭示惯性效应对粘弹性流动中弹性湍流的作用。
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140.(2018) 物理评论液体。 3. 10日, 103303. 摘要
我们报告了粘弹性流体在Re > 1处阻碍通道流动的两个宽间隔障碍物之间流动时混合层弹性不稳定性的定量证据。在障碍物之间形成了两个剪切速度分布不均匀的混合层。混合层失稳发生在剪切速度曲线拐点附近,弹性应力变化剧烈。这种不稳定性导致混合层中小涡的间歇性出现和弹性湍流区时空平均涡量的放大。后者通过摩擦系数与Wi的缩放以及压力和速度谱来表征。此外,报告的观测结果提供了对大弹性粘弹性流体中混合层稳定性的更好理解,即Wi >> 1和Re
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139.(2018) 湍流杂志。 19日, 8, p . 647 - 663 摘要
对由反向旋转的叶片盘驱动的旋转湍流中的扭矩进行了严格的测量和详细的数据分析,揭示了相似定律的明显破坏。潜在地,这种分解可能由几个可能的因素引起,包括对Re以外的无量纲数的依赖或速度与其他场(如温度)的耦合。然而,仔细的重新设计和校准实验表明,这一意想不到的结果是由于微小的失调引起的背景误差,导致在低转速时产生噪声和不可复制的扭矩信号,并阻止了通常归因于摩擦损失的正确背景减法。需要学习的一个重要经验是,多个分钟偏差可以非线性耦合到扭矩信号,并提供无法通过平均来消除的直流偏移。这种偏移会导致摩擦系数C-f与湍流区中观察到的常数值的偏离。通过对设置进行重大修改,并使用一个带叶片的圆盘进行实验,并对圆盘、扭矩计和电机轴进行精确校准,我们能够在低转速下的小扭矩下进行接近预期分辨率的精确测量,并确认在大范围Re中,特别是在低粘度流体中存在相似定律。
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138.(2018) 物理评论液体。 3. 1, 014102. 摘要
本文报道了在三种不同动态粘度的牛顿流体中,旋转的光滑圆盘与静止的光滑圆盘之间的冯卡门旋流的扭矩的精确测量。从这些测量中,归一化扭矩,称为摩擦系数,对Re的依赖被发现为C-f = 1.17(+/- 0.03) Re-0.46 +/- 0.003的形式,其中缩放指数和系数接近于理论预测的无限的,无覆盖的,光滑的旋转圆盘,这是由冯卡门得到的纳维-斯托克斯方程的精确相似解得出的。误差分析表明,与理论的偏差部分是由背景误差引起的。沿径向和轴向的方位角v和轴向速度剖面的测量表明,尽管容器的长径比很小,但流芯旋转的V-theta/r ω近似或等于0.22(到z接近旋转盘4cm,到r(0)/ r近似或等于径向0.25)。因此,摩擦系数显示缩放接近从冯卡门精确相似解获得的,但观测到的旋转核心提供了batchelor样解的证据[Q。j .机械工程。达成。数学。4,29(1951)]不同于冯·卡门[Z。Angew。数学。 Mech. 1, 233 (1921)] or Stewartson [Proc. Camb. Philos. Soc. 49, 333 (1953)] one.
2017
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137.(2017) 物理评论液体。 2, 10日, 103301. 摘要
我们报告了详细的实验研究的统计,尺度,和弹性湍流(ET)在冯卡门漩涡流动之间的旋转和固定的聚合物溶液盘在一个广泛的,从稀到半稀纠缠,聚合物浓度的范围。研究的主要信息是,phi的变化只是微弱地修改统计,尺度和光谱性质的ET在旋涡流。稀、半稀未纠缠聚合物溶液与半稀纠缠聚合物溶液之间的质的区别在于弹性失稳阈值的临界威森伯格数Wi(c)与phi的依赖关系。该问题的控制参数Weissenberg数Wi定义为非线性弹性应力与线性应力松弛耗散的比值,并量化了聚合物的拉伸程度。摩擦系数在Wi/Wi(c)上的幂律标度表征了与phi无关的ET体系。扭矩Gamma和压力p功率谱显示幂律衰减,具有良好的指数,在100处具有独立于Wi和phi的值
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136.(2017) 自然通讯。 8, 468. 摘要
混乱的流动驱动流体的混合和有效的运输,以及与之相关的美丽复杂的模式,我们从日常生活经验中熟悉。从理论和工程角度来看,在小范围内产生这种流体是非常具有挑战性的。这可以通过引入极少量的长柔性聚合物来克服,从而产生被称为“弹性湍流”的混沌流动。其研究理论框架的基础是空间光滑和随机时间速度场的假设。以前对弹性湍流的测量仅限于二维。使用一种新的三维粒子跟踪方法,我们进行了微流控实验,使我们能够从粒子随流动移动的角度探索弹性湍流。我们的研究结果表明,在小于系统规模十分之一的尺度上,平滑假设已经被打破。此外,我们提供了确凿的实验证据,证明“弹道”分离在长时间和长距离的示踪剂对的动力学中普遍存在,表现出对初始分离速度的记忆。弹道色散是普遍的,但迄今为止在小尺度混沌流的背景下,它被忽视了。
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135.
2016
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134.(2016) 物理评论E。 94年, 6, 摘要
在本文中,我们研究了单个兔红细胞(RBC)在平面线性流动中的体外动力学,作为切应力sigma和外部流体的动态粘度eta(o)的函数。线性流动是对包括RBC在内的软物体在剪切流动中的动力学研究的推广,并在微流控四辊轧机装置的实验中实现。我们验证了在实验中发现的RBC稳定的方向动力学是在剪切平面内的方向,RBC动力学的特征是观察到的单个RBC的三种动力学状态,即翻滚(TU)、中间(INT)和摆动(SW)[或槽踏(TT)]。这些研究的主要结果如下。(i)我们完整地描述了RBC在平面线性流动中剪切面方向的动力学状态,并重建了它们的相图,发现它与早期人类RBC剪切流实验中得到的相图很好地一致。(ii) TU-TT(SW)转变的临界剪应力σ (c)值与早期实验中发现的值惊人地吻合,尽管在SW和INT状态下RBC形状变形的程度有显著差异。(iii)我们描述了INT状态,它是静止的,以强烈的RBC形状变形为特征,并在广泛的剪切应力范围内观察到。我们认为,我们的观察对最近的数值模拟的主要主张提出了质疑,该数值模拟认为,只有RBC的球形无应力形状能够解释早期的实验数据。最后,我们建议theta和形状变形参数D对sigma的振幅依赖性可以作为确定RBC无应力形状的定量标准。
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133.
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132.
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131.(2016) 软物质。 12, 7, p . 2186 - 2191 摘要
稀聚合物溶液即使在流体惯性可以忽略不计的情况下也表现出纯粹的弹性不稳定性。在这里,我们报告了在具有长循环腔的t型结几何结构中,稀聚合物溶液伸长流动中两个连续振荡弹性不稳定性的定量证据。本文报道的主要结果是观察和描述了由于打破时间平移不变性导致的均匀振荡状态的前向Hopf分岔的第一跃迁。这一意想不到的发现与先前在Wi和Re数相似范围内进行的实验和数值模拟形成了对比,在先前的实验和数值模拟中,由于空间反演对称性的破坏,向前分叉成为稳定的不对称流。我们讨论了我们的发现与以前的研究之间的看似合理的差异,这可能归因于长循环腔,其中循环腔的长度在打破时间平动不变性而不是空间反演中起着关键作用。第二种转变表现为通道连接处染色和未染色流体界面的时间非周期横向波动,以及平均流向下游的平流。这两种不稳定性的特征是流体放电速率和流出通道中染色和未染色流体之间界面的同时成像。
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130.(2016) Europhysics信件。 113年, 3. P. 38003(6页)-38003(6页) 摘要
囊泡参与了生物体内各种各样的运输过程。此外,它们还可以作为细胞悬浮液动力学的模型。预测它们的悬浮液的流变性能仍然是一个悬而未决的问题,因为甚至对的相互作用还没有完全理解。在这里,我们通过研究单个囊泡在进行坦克踏动时的诱导扰动场,以及有无扰动时速度场的差异,来分析其对周围剪切流动的影响。实验和数值模拟的比较显示出惊人的一致性。跟踪扰动场幅度景观中的脊,我们确定了在囊泡附近分析速度差场的主要方向。扰动强度在约4个囊泡半径时是显著的,并且可以用距离d的幂律衰减来描述。这与之前的实验结果一致,在相似条件下,两个相互作用的囊泡之间的分离距离会发生变化。这表明了通过扰动场的囊泡长程效应,并要求在试图推导囊泡悬浮液的流变性能时适当地加入长程流体动力相互作用。
2015
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129.(2015) 物理评论E。 92年, 2, 23001. 摘要
我们报告了一个意想不到的结果,即在向完全发展的湍流和湍流减阻(TDR)体系的过渡过程中,在与水基聚合物溶液反向旋转圆盘的冯卡门旋流中,它们在粘性(通过光滑圆盘)和惯性(通过带叶片的圆盘)强迫以及仅通过跟踪扭矩Gamma(t)和压力p(t)方面的特性中,出现了巨大的差异。对于粘性强迫,只有一个单一的TDR区域,雷诺数(Re) Re-c(turb) = Re-c(TDR)的过渡值类似或等于(4.8 +/- 0.2)x 10(5)独立于phi,而对于惯性强迫,揭示了两个湍流区域。第一个转变是完全发展的湍流,第二个转变是由Re-c(turb)和Re-c(TDR)组成的TDR体系,这取决于聚合物浓度phi。这两种情况的区别在于C-f和C-p的值,基本湍流特性的标度指数,压力pdf对Re的偏度和平坦度的非单调依赖性,通过p的不同频率功率谱,以及p功率谱中主涡峰值频率对phi和Re的不同依赖性。因此,我们的实验结果表明,粘性和惯性强迫在von Karman旋转流中向TDR区过渡,这与最近的实验形成了鲜明的对比[Phys。流体10,426(1998年);理论物理。Rev. E 47, R28(R) (1993);和J. Phys。:提供者。Matter 17, S1195(2005)],其中仅针对粘性强迫,在相同的旋转流中观察到与反向旋转盘的TDR转变。 The latter result has led its authors to the wrong conclusion that TDR is a solely boundary effect contrary to the inertial forcing associated with the bulk effect, and this conception is currently rather widely accepted in literature.
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128.(2015) EPL。 109年, 1, 14006. 摘要
我们通过测量扭矩Gamma(t)和压力p(t)等单独的全局量,并将其作为Re的函数,给出了水和水-糖基聚合物溶液向早期湍流转变的定量实验结果。我们首次获得了Re-c(turb)向完全发展的湍流和湍流减阻区Re-c(TDR)的转变值,并将其与牛顿溶剂中的湍流转变进行了比较functions of elasticity El by using the solvents with different viscosities and polymer concentrations phi. Two scaling regions for fundamental turbulent characteristics are identified and they correspond to the turbulent and TDR regimes. Both Re-c(turb) and Re-c(TDR) are found via the dependence of the friction coefficient C-f and C-p, defined through scaled average torque (Gamma) over bar and rms pressure fluctuations p(rms), respectively, on Re for different El and phi and via the limits of the two scaling regions. Copyright (C) EPLA, 2015
2014
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127.(2014) EPL。 107年, 2, 28001. 摘要
我们提出了在稳定线性流动的囊泡动力学的颤抖状态下,在足够高的应变率下发生的褶皱不稳定性的实验观察和数值模拟。对数据的光谱和统计分析表明,在瞬态伸长流动中,囊泡的起皱不稳定性与之前观察到的相似和不同。使用耦合朗之万方程的一个简单模型很好地再现了实验观测结果,揭示了热波动与这一现象的关键相关性。版权所有(C) EPLA, 2014。
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126.(2014) 胶体与界面科学进展“,” 208年, p . 129 - 141 摘要
本文综述了巨大流体囊泡在各种外部流体动力流动中的动力学行为。膜弹性、流体动力流动和热波动引起的应力之间的相互作用导致了丰富的现象。在具有旋转和伸长成分的线性流动中,坦克踏动和翻滚运动的性质现在已经被理论和数值模型很好地描述了。在这两种状态之间的过渡,强烈的形状变形和热波动的放大产生了一个新的政权称为颤抖。在这种情况下,囊泡取向沿流动方向发生准周期性振荡,同时发生不对称变形。对于足够强的流动,可以观察到像皱纹这样的小波长变形,这与突然反向的拉长流中发生的情况类似。在稳定的伸长流动中,具有较大过剩面积的囊泡在大流量时变形成哑铃,甚至在更强的流动中发生珠光现象。在具有抛物线流动轮廓的毛细管流动中,单个囊泡向通道中心迁移,在那里它们采用对称形状,原因有二。首先,墙壁产生水动力升力将它们推开。其次,流体尖端的剪切应力最小。 However, symmetry is broken for vesicles with large excess areas, which flow off-center and deform asymmetrically. In suspensions, hydrodynamic interactions between vesicles add up to these two effects, making it challenging to deduce theological properties from the dynamics of individual vesicles. Further investigations of vesicles and similar objects and their suspensions in steady or time-dependent flow will shed light on phenomena such as blood flow. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
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125.(2014) 流体物理学。 26, 5, 55102. 摘要
我们报告了在有和没有叶片的反向旋转圆盘之间的冯卡门旋流中充分发展的湍流区统计和尺度特性的实验研究,使用唯一的全球测量空间平均扭矩Gamma和压力p波动的水和不同粘度的水-糖溶液在同一单元几何结构中。我们表明,对于所研究的所有流体,在层流和湍流区以及两种类型的搅拌器中,扭矩波动的δ Gamma/Gamma/(rms)的概率分布函数(PDFs)均为高斯分布。相反,在两种夹带方法下,压力波动的PDFs从层流区的高斯分布变为向低压事件呈指数尾的倾斜形状。对于所研究的所有流体,在完全发展的湍流区,摩擦系数C-f和压力波动的归一化均方根与Re无关,并且与先前的结果在定量上很好地一致。我们还观察到内部流动变量,如归一化扭矩(Gamma)除以波浪线/ V-prms与“内部”雷诺数Re-rms = (p(rms)/rho。)R-1/2 rho/eta代替了全局变量C-f, C-p和Re,显示了向发展良好的湍流区的急剧转变。我们发现,在完全发展的湍流流动范围内,仅基于和p测量的基本特征的标度指数,即积分、泰勒和Kolmogorov耗散长度,以及基于泰勒的雷诺数R,与预测相当一致。我们要强调的是,通过全局变量得到的主要湍流参数R-lambda, lambda, eta(d)的缩放是一个非常非平凡的结果。基于全局量的测量是否能提供预测的标度关系并不明显。在这种尺度上得到的结果为
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124.(2014) 物理评论快报。 112年, 13, 138106. 摘要
我们首次报道了在微流控四辊轧机中实现的线性流动中复合囊泡动力学的实验观察。我们表明,当复合囊泡经历相同的主要坦克踏,颤抖(TR)和翻滚政权,其动力学远比单层囊泡更丰富和更复杂。在TR中发现了一种新的内囊泡摆动运动,与模拟结果一致。内外囊泡可以同时存在于不同的动力状态下,根据填充因子的不同可以进行同步或不同步的运动。复合囊泡可以作为研究白细胞流动动力学的物理模型,类似于单层囊泡成功地用于模拟无核细胞。
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123.
2012
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122.(2012) 物理评论快报。 109年, 26, 摘要
报道了一种由热波动和非线性囊泡动力学相互作用产生的新型噪声放大机制。它被观察到在一个时间依赖的囊泡状态称为颤抖(TR)。与囊泡周期相比,TR的高空间分辨率和非常长的时间序列使我们能够定量分析囊泡形状扰动的时空模式的产生和放大。在每个TR循环的压缩部分,囊泡发现自己处于起皱不稳定的边缘,在那里热激发空间模式被放大。DOI: 10.1103 / PhysRevLett.109.268103
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121.(2012) 物理评论E。 86年, 5, 摘要
在低雷诺数下,聚合物溶液部分填充旋转的水平转鼓时发生弹性驱动失稳。这种不稳定性通过局部的羽毛状爆发表现出来,扰乱了自由液体表面。在这里,我们提出了一个关于单个羽流动力学的扩展实验帐户,以及有关羽流之间复杂的集体相互作用的统计数据,这导致了羽流凝固。我们还详细描述了一种光学技术,该技术能够可视化和测量旋转水平鼓内涂层流动中的表面扰动。
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120.(2012) EPL。 One hundred. 2, 摘要
本文报道了水和水-蔗糖聚合物溶液在Re和Wi以及聚合物浓度phi变化的情况下,旋流湍流减阻(TDR)实验结果。摩擦系数C-f和C-p通过平均扭矩(Gamma) / bar和不同弹性的压力波动均方根p(rms)定义,El = Wi/Re和phi vs. Re/Re-c塌陷到符合理论的通用曲线上,其中Re-c在TDR开始时为Re。测量了到TDR态的过渡线Re-c - El和Re-c - phi,并讨论了相关的物理性质。Re/Re-c > 1处Gamma和p的功率谱显示低频噪声大幅度降低,出现了一个与TDR相符合的主涡频率对应的峰值。版权所有(C) EPLA, 2012
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119.(2012) 物理评论E。 85年, 5, 摘要
我们报道了在微流控四辊轧机中两个囊泡相互作用的实验研究,其中实现了平面线性流动。我们发现,在分离距离达到囊泡有效半径3.2-3.7倍时,囊泡在坦克踏动中的动力学会因另一个囊泡的存在而显著改变。这一结果是支持的测量单个囊泡反反应的速度场。因此,本实验提供了非相互作用囊泡悬浮液的体积分数phi = 0.08-0.13的上限。
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118.(2012) 流体物理学。 24日, 4, 摘要
在SF6气液临界点附近,实验研究了对称非oberbeck - boussinesq (SNOB)效应对湍流对流温度场统计特性和尺度特性的影响。研究的主要结论是,SNOB湍流对流中大尺度环流(LSC)流动的大部分性质与Oberbeck-Boussinesq (OB)情况相同:(i)温度功率谱中出现了主峰频率f(c)和二次谐波频率2f(c);(ii)由相互关联函数得到的上下区LSC流动中f(c)与延迟时间tau(sh)的关系及其与Ra和Pr的标度与OB情况下的情况和理论预测一致。因此,该理论定量地描述了SNOB湍流对流和OB情况下LSC的性质。(iii)所描述的LSC流振荡的相干度和LSC中相干振荡开始的阈值在最近研究的OB案例中具有Pr和Ra依赖性。然而,也发现了与OB病例的一些不同之处。与在(OB)情况下相比,发现由整个细胞的温差归一化的温度波动均方根更强的Ra依赖性。在温度波动的频率功率谱中观察到的另一个显著特征是在2f(c)处出现了强二次谐波峰,有时甚至高于主谐波峰,这表明在LSC周期中相干振荡具有强调制性。在最近研究的OB案例中,温度波动耗散谱的峰值频率f(p)及其标度与f(p)有显著差异。最后,结构函数的归一化标度指数对结构函数阶数的依赖性质与OB情形相似,均表现为强
2011
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117.(2011) 物理评论E。 84年, 5, 056325. 摘要
本文详细定量研究了高分子量聚丙烯酰胺稀聚合物溶液在高粘度水-糖溶剂中曲线通道流动中的弹性湍流。对平均速度和均方根速度和速度梯度剖面的详细研究揭示了一个边界层的出现,该边界层与跨通道弹性应力的不均匀分布有关。特征边界宽度与Weissenberg数Wi无关,与通道宽度成正比,这与我们早期对不同流动几何弹性湍流边界层的研究结果一致。大块流动中速度场和速度梯度场的相关函数中弹性应力在通道上的不均匀分布,以及速度和速度梯度在边界层宽度量级的特征空间尺度的出现,可能表明过多的弹性应力集中在边界层,被喷射到大块流动中,这与最近观测到的弹性湍流中被动标量混合的喷射类似。最后,实验结果表明,尽管弹性湍流理论很好地解释了观测到的速度功率谱的幂律衰减,但弹性湍流理论的主要预测之一,即弹性湍流体流中归一化均方根速度梯度的饱和,在定性和定量上与实验观测结果相矛盾。实验结果要求进一步发展有界容器中的弹性湍流理论,类似于被动标量问题。
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116.(2011) EPL。 96年, 2, 28004. 摘要
本文报道了在部分填充旋转水平鼓的稀聚合物溶液的液面发生弹性驱动不稳定的kolmogorov型稳定混凝级联的实验观察。在低雷诺数时,表面羽流在锋面附近的流动中起主导作用。羽流合并导致具有时间无关质量通量的面积级联。合并过程导致静止羽流面积分布呈幂律衰减,其指数与Smoluchowski凝固模型的指数一致。版权所有(C) EPLA, 2011
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115.(2011) 流体物理学。 23日, 4, 041905. 摘要
尽管囊泡形状动力学的理论简化模型最近兴起,但与实验的比较还没有完成。我们回顾了一些最近提出的囊泡动力学模型的含义,特别是相平面的翻滚-颤抖域区域,并表明它们都未能捕捉到超过Delta大于0.4的实际囊泡的基本行为。我们强调了形状谐波的新观测和热波动的作用。(C) 2011年美国物理学会。(doi: 10.1063/1.3556439)
2010
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114.(2010) 流体物理学。 22日, 12, 摘要
我们报告了在曲线通道流动中被动标量混合的详细定量研究,其中高分子量聚丙烯酰胺稀聚合物溶液在高粘度水-糖溶剂中实现了弹性湍流。为了定量研究混合,详细研究了通道内平均速度的纵向分量和径向分量随Wi的变化规律。此外,采用纵向速度平均值的最大值和均方根值来确定通道流动弹性失稳的阈值。利用纵向和径向速度分量的径向导数的均方根来定义问题的控制参数,即Weissenberg Wi(loc)和Peclet Pe数。这些研究的主要结果是定量检验了衰减巴切勒体系中混合长度值的理论预测。实验结果表明,混合长度的理论表达式中出现的系数C值存在较大的定量差异,超过200倍,但与预测的标度关系一致。这种差异可能有两个原因。首先是理论中关于delta相关速度场的假设,这与实验观测结果不一致。其次,对于显著增加的混合长度和因此降低的混合效率,可能更相关的建议是观察到的射流,即被困在壁面附近的标量的罕见的、局部的和强烈的喷射,它突出到周围区域以及主体。它们首先在最近的数值计算中发现,然后在报道的实验中观察到。 The jets definitely strongly reduce the mixing efficiency in particular in the peripheral region and so can lead to considerable increase of the mixing length. We hope that this result will initiate further numerical calculations of the
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113.(2010) EPL。 90年, 4, 44002. 摘要
单个荧光染色的具有已知弹性特性的T4DNA分子被用作随机流动中的应力传感器。利用测量的聚合物拉伸统计数据及其已知的弹性特性,首次直接获得了由相同未标记分子产生的弹性湍流中的弹性应力,作为水-糖溶剂中旋转速度和T4DNA浓度的函数。研究发现,i)弹性应力的值至少比理论预测的大两个数量级,这推翻了现有的弹性湍流理论,以及ii)弹性湍流区域的归一化弹性应力线性依赖于局部Weissenberg数,该数定义了聚合物拉伸,对于所有使用的聚合物浓度,并饱和于其最高值。版权所有(C) EPLA, 2010
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112.(2010) 流体物理学。 22日, 3. 35108. 摘要
实验研究了SF6在其气液临界点(CP)附近湍流对流中的强非oberbeck - boussinesq (OB)效应。SF6在其CP附近和平均临界密度处的热力学和动力学性质的温度和密度依赖性导致其主要物理性质在垂直方向上发生强烈而对称的变化,这进入了湍流对流的控制参数。这就产生了一个上下对称的温度下降横跨上半部和下半部的单元,而在单元的中间温度仍然等于平均值。因此,尽管流体性质在细胞高度上有强烈的变化,但上下对称仍然像OB的情况一样。对称非OB湍流对流的显著特征是,在OB湍流对流中,热输运具有Rayleigh数Ra样的尺度。同时,它对普朗特数Pr的依赖性要强得多。我们单独分析了非ob效应对热输运的影响,发现对于相同的Pr, 8倍大的非ob效应既不改变努塞尔数Nu的值,也不改变其与瑞利数Nu(正比于)Ra(gamma)的比例。结论是,强对称非OB效应本身并不是CP附近热输移的强Pr依赖性的原因,这种Pr依赖性的可能来源是CP附近等温压缩性的强烈增强,这可以影响羽流的动力学,从而影响CP附近的热输移,并表现为Nu对Pr的依赖性比OB情况下更大。(C) 2010年美国物理研究所。(doi: 10.1063/1.3358462)
2009
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111.(2009) Comptes Rendus体质。 10日, 8, p . 728 - 739 摘要
在这篇简短的综述中,我认为我们对湍流减阻机制的理解的进展是以获得高雷诺数惯性湍流中聚合物拉伸和弹性应力的动力学和统计数据为条件的,这是一项技术上具有挑战性的任务。建议解决目前尚未解决的技术问题的方法是在弹性湍流中收集相同的数据,弹性湍流是一种光滑的随机流,类似于在耗散尺度以下的惯性湍流中发现的数据。由于聚合物在惯性湍流中的拉伸和弹性应力仅受小尺度的影响,因此使用弹性湍流中获得的聚合物拉伸和弹性应力信息是合适的。本文收集了近几年来在弹性湍流中聚合物拉伸、线圈-拉伸转变和弹性应力统计的实验数据,以及速度梯度的空间分布和均方根值。这些信息为湍流减阻新假说提供了基础。引用这篇文章:V Steinberg, C r体质10(2009)。(C) 2009年科学院。由Elsevier Masson SAS出版。版权所有。
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110.(2009) 流变学杂志。 53岁, 5, p . 1069 - 1085 摘要
通过拉伸单个DNA分子的聚合物伸展松弛和PAAm溶液的应力松弛测量,研究了半稀和半稀浓度范围内半柔韧T4 DNA和柔韧18 M摩尔质量聚丙烯酰胺(PAAm)聚合物溶液的最长松弛时间。对于两种聚合物溶液,在相同溶剂粘度下,以无限稀释值归一化的最长松弛时间τ / τ(0)随着浓度的增加而增加。在稀溶液中,最长弛豫时间随浓度的增加而略有增加,tau/tau(0)=[1 + cA -√2(cA)(1.5) + 2(cA)(2)], tau/tau(0)=exp(cA)→c的经验关系式类似于3c*, A近似于0.5[eta],其中c*为重叠浓度,与理论和以往实验一致。对于半稀溶液,tau/tau(0)随浓度的标度在两个浓度区域表现为两个不同的指数,分别对应于未纠缠态和纠缠态。该指数与半稀聚合物溶液的动态结垢理论所期望的指数相一致。在良好的溶剂中,从未纠缠态到纠缠态的交叉浓度c(e)与9c*相似,这与基于单分子弛缓、扩散系数和溶液粘度测量的其他实验一致。通过分析文献数据集,我们还测试了柔韧和半柔韧聚合物在稀释和半稀释体系中,在良好和θ溶剂中最长松弛时间的浓度依赖性的普遍性。(C) 2009年流变学学会。(DOI: 10.1122/1.3160734)
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109.(2009) 美国国家科学院院刊。 106年, 28, p . 11444 - 11447 摘要
本文提出了一种基于动态阱和涡量与应变率比值控制参数的定量研究流体流动中囊泡动力学以及与生物相关的微观物体的方法。在微流控四辊磨设备(动态陷阱)中,流动在旋转、剪切和拉伸之间连续变化,允许扫描运动的整个相图,即坦克踏动(TT)、滚转(TU)和颤抖(TR),使用单个囊泡,即使在lambda = eta(in)/eta(out) = 1,其中eta(in)和eta(out)是内外流体的粘度。这在纯剪切流中无法实现,在纯剪切流中,TT与TU或TR之间的过渡仅在lambda > 1处实现。结果表明,在一般情况下,囊泡的动力学状态是由无量纲控制参数空间中的相图来表示的。这些结果与最近关于准球形囊泡的理论是半定量的,尽管实验研究了与球形形状有较大偏差的囊泡。TR的物理学也被揭示了。
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108.(2009) 物理评论快报。 102年, 12, 摘要
在弹性湍流区,聚合物溶液在大范围聚合物浓度c的旋流中注入功率P和压力P的波动表现出与流体动力湍流中P和P的统计行为非常相似的非高斯统计。与此同时,重标变量的统计量对c的弱依赖性可能表明存在决定P和P的间歇统计量的普遍机制。我们还表明,对P的统计量的研究提供了一种研究弹性湍流中弹性应力统计量的方法,否则目前无法实现。
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107.(2009) 物理评论快报。 102年, 11日, 摘要
我们报告了最近由V. Lebedev等人提出的在二维无量纲参数空间中剪切流中囊泡动力学状态的第一个实验相图。为了减少控制参数的误差,在实验之前,在平面库埃特流动装置中进行了三维几何重建和原位囊泡粘度对比的测定。我们的结果与理论预测的三个明显分离区域的囊泡动力学状态在平面上只有两个自相似参数。
2008
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106.(2008) 物理评论E。 78, 4, 摘要
我们给出了lambda-DNA和T4聚合物分子在延伸流动中趋于稳态的弛豫动力学的实验结果。定量研究了聚合物弛豫在线圈拉伸相变(CST)附近的强临界减速(类似于连续相变中的著名效应),并发现与预测相符。对于库恩段数量较少的聚合物,弛豫时间与应变率的最大值提供了CST位置的精确信息,并作为其标准。
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105.(2008) 物理评论快报。 101年, 4, 摘要
我们给出了单管囊泡在延伸流中向哑铃形状拉伸的结果,以及它们的松弛。在点(c)上存在临界应变率(为元素);对于超过点<为(c)元的应变率(为),囊泡保持管状但波动,尽管其稳态扩展随着应变率(为)超过点而增加。在点(c)上方(为)的一个元素,首先发生向哑铃的形状转变,然后高阶形状模态变得不稳定,导致珠光状态。我们已经定量地描述了这种转变,并发现(是)的一个元素除以点(c)随系统参数的缩放。在临界点附近囊泡管行为的一个显著特征是囊泡拉伸过程中囊泡松弛到最终伸展状态的减缓。这种特征与连续相变中发现的相似,也与最近在延伸流中观察到的聚合物分子在线圈拉伸相变附近的临界效应相似。
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104.(2008) EPL。 82年, 5, 摘要
我们研究了受剪切流动影响的半稀囊泡悬浮液中孤立囊泡的动力学以及囊泡的相互作用。我们发现,囊泡之间的长程水动力相互作用引起了囊泡形状和倾斜角、空集的强烈波动,但空集的函数依赖性和向翻滚运动的过渡路径保持不变。悬浮液粘度对内外流体粘度比λ的依赖被发现是非单调的,并且在λ <1时,在固定的外部流体粘度下,随着λ的增长而惊人地增长,这与最近对非相互作用囊泡的稀悬浮液的预测不一致。版权所有(c) EPLA, 2008。
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103.(2008) 物理评论快报。 One hundred. 25日, 摘要
我们提出了一种剪切不稳定性,它可以在剪切速率高于临界值时,在具有密度依赖粘度的可压缩流体中触发。失稳机制是通用的:它是基于密度依赖的粘度、压缩性,以及流动的二维(三维)维度,提供了在流向和横向速度分量和密度变化之间的耦合。稳定这种不稳定性的唯一因素是流体弹性。在大波数和小波数的极限情况下,解析求解了平面Couette流对应的特征值问题。
2007
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102.(2007) 物理评论快报。 99年, 17, 摘要
我们给出了受时间依赖性延伸流影响的囊泡松弛动力学的实验结果。我们观察并描述了一种新的不稳定性,它导致在速度梯度方向切换后,囊泡形状(褶皱)的高阶模式的形成。这种令人惊讶的膜皱褶的产生可以用囊泡收缩过程中出现的负表面张力来解释,这使自己适应交变应力。此外,在动力转变点附近观察到囊泡膜上芽的形成。
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101.(2007) 流体物理学。 19日, 5, 摘要
我们讨论弹性应力在弹性湍流统计特性中的作用,由两个圆盘之间的聚合物溶液流动实现。弹性应力的动力学类似于磁流体动力学中小尺度快速发电机的动力学,也类似于巴切勒体系中被动标量的湍流平流。文献中对这两种系统进行了理论研究,并利用这种类比来解释统计性质、流动结构和实验观察到的尺度。本文通过实验证实并提出了弹性湍流的以下特征:(1)涡度均方根(和速度梯度均方根)在弹性湍流流体中饱和,导致弹性应力饱和。(ii)在靠近驱动盘的边界层中,速度梯度(即弹性应力)的均方根随Wi呈线性增长。边界层速度梯度的均方根比本体大1 ~ 2个数量级。(iii)在恒定角速度或扭矩下,注入功率的PDFs表现出偏态和指数尾,这两者都表明间歇统计行为。此外,归一化加速度的pdf,可以通过泰勒假设与速度梯度统计相关,表现出明显的指数尾。(iv)一个新的长度尺度,即边界层的厚度,从速度梯度的均方根剖面测量,发现与弹性应力的边界层有关。速度边界层只是反映了弹性应力边界层的一些特征(速度梯度的均方根)。 This measured length scale is much smaller than the vessel size. (v) The scaling of the structure functions of the vorticity, velocity gradients, and injected power is found to be the same as that of a passive scalar advected by an elastic t
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One hundred.(2007) 物理评论快报。 98年, 14日, 摘要
对直流放电产生的三维复杂等离子体流体中的剪切流动进行了研究。剪切是由非均匀气流或激光束引起的。在广泛的剪切速率范围内测量了复杂等离子体的粘度,直到分离性变得重要时的流体力学极限。对测量结果的分析揭示了伴随大量剪切变薄的复杂等离子体的非牛顿行为。
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99.(2007) 大分子。 40, 6, p . 2172 - 2176 摘要
通过振荡流中的粘度测量和应力松弛测量,研究了双链lambda DNA和单链lambda DNA (ds lambda-DNA, ss lambda-DNA)的最长松弛时间。ds lambda-DNA的实验结果与拉伸单分子的链缩回实验结果吻合较好;两者都接近Zimm模型计算的弛豫时间。由于ss lambda-DNA的弛豫时间太小,即使在非常粘稠的溶液中也无法通过应力弛豫实验准确测量。如此小的弛豫时间使其难以在单分子动力学实验中得到研究。ds lambda-DNA在中间时间尺度上,应力向长时间尺度呈幂律衰减,衰减指数为-0.95,与布朗动力学模拟结果吻合较好。
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98.(2007) 流体实验。 42岁的 2, p . 291 - 299 摘要
这项工作试图在一个简单的相干结构(如伯格斯涡旋)的情况下测试水动力电荷(类似于电磁学中的电荷)的概念。我们通过二维粒子图像测速提供了所谓的兰姆矢量及其散度(电荷)的实验测量。此外,我们还对Lamb向量进行了Helmholtz-Hodge分解,以探索其拓扑特征。我们将电荷与众所周知的q准则进行比较,以评估其在检测和表征相干结构方面的兴趣。证明了这一概念在涡动力学研究中的实用性。
2006
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97.(2006) 物理评论快报。 96年, 21日, 摘要
讨论了弹性应力对两盘间聚合物溶液流动中弹性湍流的统计特性和尺度特性的影响。与小尺度磁动力学和被动标量湍流平流在巴切勒区的类比被用来解释实验观察到的统计性质、流动结构和弹性湍流的尺度。观察和研究了一种新的长度尺度,即边界层厚度的出现。
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96.(2006) 物理评论快报。 96年, 3. 摘要
我们给出了热噪声下剪切流中聚合物相对于剪切面取向角和翻滚次数的统计实验结果。观测到方向角的概率分布函数与高斯分布函数有较强的偏差,与理论吻合较好。翻滚时间的通用指数PDF尾及其与Wi的预测缩放(即,由聚合物松弛时间归一化的无因次剪切速率)也与数值进行了实验测试。验证了两种角度下PDF宽度随Wi的比例关系,并与数值进行了比较。
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95.(2006) 物理评论快报。 96年, 3. 摘要
给出了受剪切流动影响的囊泡动力学中罐-踏-滚过渡随囊泡过剩面积、粘度对比和归一化剪切速率的函数关系的实验结果。理论和数值模拟结果与过渡曲线和标度行为吻合较好。发现了一种新型的大囊泡变形程度下的非定常运动,描述为:囊泡沿流动方向振动,囊泡形状剧烈振荡。
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94.(2006) 统计力学理论与实验杂志。 摘要
本文从数值和实验两方面研究了声力作用下悬浮在微通道流动中的颗粒和血细胞的连续分离和尺寸分选。结果表明,声力作用下微通道流动中粒子运动轨迹的实测结果与拟合参数下的数值模拟结果吻合较好。颗粒和血细胞的分离效率高,特别是在三级微装置中(高达99.975%),这使我们相信该装置可以开发成商业上有用的装置。这种新型粒度分选微设备提供了一个机会,可以取代基于特定化学键的相当昂贵的现有设备,使用超声波细胞大小分选器,可以通过增加多级粒度分选来大大改进。
2005
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93.(2005) 物理评论快报。 95年, 25日, 摘要
给出了剪切流动中囊泡槽踏运动中热噪声引起的平均倾角及其波动与囊泡过剩面积、归一化剪切速率、粘度以及内外流体粘度对比的函数关系的实验结果。当=1时,与理论有很好的定量一致性。在>1处依赖关系显著改变。囊泡形状与剪切速率的关系与理论一致。发现囊泡膜的槽踏速度是一个接近理论预测的周期函数。
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92.(2005) 流体物理学。 17, 10日, 摘要
实验研究了泰勒冻结流动假设在稀聚合物溶液在弹性湍流区的混沌流动中的有效性。通过对流场的精确时变测量,我们研究了时间和空间上位移点对之间的速度相干性,并量化了泰勒假设的适用程度。另外,通过将测量的速度结构函数与由冻结流动假设导出的速度结构函数进行比较,来评估冻结流动假设。在强速度波动和长程空间相关性的背景下,进一步讨论了泰勒假设的崩溃,这是流动平滑和缺乏尺度分离的结果。对不同的平流速度选择进行了测试和讨论。(c) 2005年美国物理学会。
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91.(2005) Europhysics信件。 71年, 2, p . 221 - 227 摘要
通过对聚合物在弹性湍流中拉伸统计的定量研究,以及这种随机流本身的统计特性(由粒子对分离的平均李雅普诺夫指数(lambda)表征),我们证明了聚合物分子在三维随机流中的拉伸通过线圈拉伸转变发生得相当剧烈。线圈拉伸跃迁开始的实验值,(lambda) / bar (cr)。Tau = 0.77 +/- 0.20,其中Tau为聚合物弛豫时间,与理论预测的弛豫时间相当接近。
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90.(2005) 物理评论E。 71年, 4, 摘要
通过在两个反向旋转的圆盘之间的流动中使用由62个元素组成的探测器阵列进行声散射测量,我们直接获得了空间和时间域的能量和涡度功率谱。快速积累的统计数据和大的信噪比使我们能够相当有效地获得高质量的数据,并详细地测试标度定律。
2004
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89.(2004) Europhysics信件。 68年, 4, p . 529 - 535 摘要
本文采用拉格朗日坐标方法,研究了稀聚合物溶液在弹性湍流状态下混沌流动的统计特性。我们证明,由于小尺度的流动平滑,有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)技术可以成功地用于研究不同尺度下粒子对分离的统计。我们将实测的FTLE与欧拉坐标表示中的统计描述特征,即速度相关时间和平均速度梯度进行了比较。我们通过测量粒子对分离统计量的高阶矩来表征流动的间歇性。
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88.(2004) 物理评论E。 69年, 6, 摘要
微观流动几乎普遍是线性、层流和静止的,因为雷诺数Re通常非常小。这阻碍了微流体装置的混合,有时会限制它们的性能。在这里,我们表明,在任意低Re下,如果向工作液体中添加少量柔性聚合物,就可以在均匀宽度的光滑微通道中产生真正的混沌流动。混沌流动区表现为三维速度场的随机波动和流动阻力的显著增大。虽然聚合物分子在流动中扩展的尺寸可能与微通道宽度相当,但在弹性湍流状态下,流动行为与宏观通道中的流动行为完全兼容。混沌流导致了相当高效的混合,几乎与扩散无关。对于大分子,这种微观流动中的混合时间可以比分子扩散短三到四个数量级。
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87.(2004) 流体物理学。 16日, 5, p . 1587 - 1602 摘要
用一组线性换能器阵列(均小于流单元)检测了有限宽度光束在单一刚体旋转涡流上的声散射,并使用修正的散射理论进行了分析。在探测器阵列的64个单元上获得散射信号的相位和幅值,并用于速度场和涡度场的分析。由于对多个脉冲进行平均,使得散射声信号中相位差的信噪比大大放大,使得该方法在检测环流、涡半径、涡量和涡位置等方面的分辨率与之前的时间反转镜法相当[P.]。Roux, J. de Rosny, M. Tanter和M. Fink, Phys。Rev. Lett. 79, 3170(1997)]。修正后的散射理论包括两个关键步骤,克服了现有理论的局限性。首先,远场散射信号的惠更斯结构是从任何中间平面获得的信号进行的。其次,介绍了描述有限宽度光束的光束函数,这允许使用为无限宽度光束开发的理论来计算散射振幅和涡度结构函数之间的关系。将声散射信号得到的速度场和涡度场的结构函数与粒子图像测速得到的结构函数进行了比较。发现了很好的定量一致性。 (C) 2004 American Institute of Physics.
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86.(2004) 物理评论快报。 92年, 16日, 摘要
通过使用具有不同扩散系数的高分子量荧光被动示踪剂和改变流体速度,研究了特征混合长度与控制混合效率的Peclet数Pe的关系。混合长度与Pe呈幂律关系,L(混合)与toPe(0.26+/-0.01)成正比,并且在无界混沌流中比预期的增长更快。阐明了边界在混合长度异常增长中的作用。实验结果与最近的理论预测在定量上有很好的一致性。
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85.
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84.(2004) 新物理学杂志。 6, 摘要
继我们的第一份报告(A Groisman和V Steinberg 2000 Nature 405 53)之后,我们提出了三个不同系统中弹性诱导湍流的实验观测的扩展说明:两个板之间的旋转流动,两个圆柱体之间的Couette-Taylor (CT)流动,以及曲线通道中的流动(Dean流)。所有这三种设置都有一个高比率的区域的宽度可供流动的曲率半径的流线。实验是用高分子量聚丙烯酰胺在浓糖浆中的稀溶液进行的。高聚合物弛豫时间和溶液粘度使得非线性弹性效应大于惯性非线性效应,并且在低雷诺数(Re)条件下,纯弹性不稳定性在三种流体中都有发展。在弹性失稳阈值以上,三个体系的流动都表现出发展的湍流特征。它们包括:(i)在广阔的空间和时间尺度范围内激发的随机波动流体运动和(ii)动量和质量传递速率的显著增加(与具有光滑速度剖面的稳定流动的预期速率相比)。比较了弹性湍流与牛顿流体中常规高re流体动力湍流的现象、驱动机制和参数依赖性。发现了一些相似之处,也发现了许多主要差异。在三分之二的系统(两板之间的旋转流动和曲线通道中的流动)中,速度波动的功率谱衰减得相当快,遵循指数约为-3.5的幂律。它表明,在时间上是随机的,流动在空间上是相当平滑的,在某种意义上,对变形和混合(可能还有弹性能量)的主要贡献来自于系统最大尺度上的流动。 This situation, random in time and smooth in space, is analogous to flows at small scales (below the Kolmogorov diss
2003
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83.(2003) 新物理学杂志。 5, 摘要
在复杂等离子体中,实验研究了磁粒子之间以及磁粒子与磁场的相互作用。用磁性填料将单分散塑料微球悬浮在射频对称驱动放电中,形成多层粉尘云。磁场在颗粒中产生磁矩。粒子沿磁场梯度方向向上被拉,悬浮高度增大。为计算等离子体鞘层厚度和粒子电荷提供了一种新的诊断方法。实验证明,颗粒质量是可以补偿的。由于颗粒间的磁性吸引,有些颗粒形成了团聚体。粒子相互作用力的分析表明,在中间磁场(在实验中使用)下,只有当粒子的动能足够大,足以克服相互作用势垒时,它们才能团聚。讨论了磁诱导形成等离子体晶体的可能性。
2002
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82.
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81.(2002) Europhysics信件。 60岁, 5, p . 704 - 709 摘要
预测了聚合物溶液循环库埃特流动中存在低于弹性失稳阈值的内粘弹性波。我们给出了波的色散关系的计算结果。这些弱衰减波是由非均匀弹性应力分布所维持的,在任何具有曲线轨迹的粘弹性流体流动中,这些弱衰减波应该出现在环向弹性应力稳定分层的区域。
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80.(2002) 物理评论E。 66年, 5, 摘要
实验研究了速度为V的小物体通过产生毛细管重力波产生波阻的过程。由于表面波存在最小相速度V(c),这个问题类似于超流氦中接近其最小值的旋流子的产生。在这两种情况下,由于切伦科夫辐射,波或旋流在V >v (c)下产生。我们发现,向波阻状态的过渡是连续的:在分叉附近,各种流体的波阻力与rootV-V(c)成正比。这一观察结果与拉斐尔和德热内的理论相矛盾。我们还发现,对于不同流体和不同尺寸的球,减小的波阻力可能以这样一种方式缩放,即所有数据在单一曲线上崩溃。本文从实验和理论两方面研究了毛细管重力波的模式和发生波区的形状。理论计算结果与实验结果吻合较好。
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79.(2002) 大分子化学与物理。 203年, 12, p . 1833 - 1843 摘要
本文报道了P[Am*](x)[Am](85)[AA](15-x)型超高分子量荧光部分水解聚丙烯酰胺(HPAm)的合成与表征,其中Am为丙烯酰胺单元,Am*为荧光标记Am单元,AA为丙烯酸单元。丹基探针N-(8-氨基ctanyl)-5-二甲氨基-1-萘磺酰胺[DNSNH(CH2)(8)NH2]对聚合物的构象变化敏感,与HPAm共价结合。描述了丹酚标记聚合物的荧光和各种外部刺激(如pH、NaCl和金属离子)的影响。丹酚探针在HPAm链上起到疏水垂坠的作用,与未附着的染料相比,丹酚探针显示出蓝移发射,表明丹酚探针可能导致聚合物结构更紧凑的盘绕效应。荧光发射研究表明,pH值在4.7-9.8范围内聚合物链显著压实,pH值低于3.7或高于11.0时聚合物链延长。与游离丹酚探针在NaCl中的荧光信号相比,丹酚标记聚合物发射的荧光强度增加。金属离子,如Cd(II), Cu(II)和Co(II),调节荧光发射。粘度测量产生了HPAm结构变化的进一步证据,随着丹酚探针的附着。p[Am*](x)[Am](85)[AA](15-x)的荧光成像可以观察到标记聚合物的动态行为和构象变化动力学。单个聚合物的可视化通常是在DNA分子上实现的,然而,据我们所知,到目前为止还没有人将这项技术扩展到合成聚合物上。 It ius shown by fluorescence microscopy that the dansyl-labeled polymer is stretched by a circular shear flow.
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78.(2002) 物理评论快报。 88年, 24日, 摘要
我们对可压缩流体在其气液临界点(CP)附近的非boussinesq对流中观察到的一种新的模式序列进行了实验研究。除了已知的传导态、六边形和滚转之间的滞回转变外,还发现了另一种在控制参数较高时从滚转到六边形的滞回转变。这种再入现象在大约60- 100个细胞高度的狭窄范围内观察到,这是由于CP附近流体的大压缩性。
2001
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77.(2001) Europhysics信件。 56岁的 6, p . 808 - 814 摘要
通过使用外差双光束结构,我们开发了一种新的光散射技术来研究临界波动。这种光学排列提供了测量SF6在其气液临界点附近的强度线宽和相位时间导数相关函数的临界依赖性的可能性。我们从实验和理论两方面表明,相时导数相关函数的临界行为是由热扩散模式临界依赖决定的,类似于强度线宽。实验结果与理论吻合较好。
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76.(2001) 物理评论B。 64, 5, 摘要
本文报道了超流氦共振腔中第一声参量激发第二声的实验研究。在该系统中给出了几个主题的结果:(i)测量了不稳定性的线性性质,即阈值、温度和几何相关性,以及刚开始时的SS谱。他们被发现在数量上与理论有很好的一致性。(ii) SS振幅饱和的机理是由于SS波之间的三波相互作用导致了SS的非线性衰减。在阈值以上观测到强烈的低频振幅波动。这些波动的光谱具有指数衰减尾的普遍形状。谱宽随FS振幅的增大而不断增大。讨论了三波和四波相互作用对非线性SS行为的影响。得到了参数生成波系的波幅的高斯统计性的第一个证据。(iii)同时泵送FS波和独立SS波的实验揭示了几种效应。 Below, the instability threshold, the SS phase conjugation as a result of three wave interactions between the FS and SS waves was observed. Above the threshold two interesting effects were found: a giant amplification of the SS wave intensity and strong resonance oscillations of the SS wave amplitude as a function of the FS amplitude. Qualitative explanations of these effects are suggested.
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75.
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74.(2001) 大自然。 410年, 6831年, p . 905 - 908 摘要
流体中的混合是流体力学中一个迅速发展的领域(1-3),是一个重要的工业和环境问题。在简单流动中,低雷诺数液体的混合通常很弱,需要特殊的装置才能有效混合。最近,混合问题被解析地解决了一个简单的随机流的情况,称为Batchelor制度(4-8)。在这里,我们通过实验证明,含有少量高分子量聚合物的非常粘稠的液体可以在非常低的雷诺数下混合,在弯曲通道中进行简单的流动。聚合物浓度只有0.001%就足够了。聚合物的存在导致弹性不稳定(9)和不规则流动(10),其速度谱对应于Batchelor体系(4-8)。我们对该区域混合的详细观察使我们能够证实几个重要的理论预测:浓度的概率分布呈现指数尾(6,8),分布的矩沿流动呈指数衰减8,浓度的空间相关函数以对数衰减。
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73.(2001) 物理评论快报。 86年, 12, p . 2557 - 2560 摘要
实验研究了以速度V运动的小物体通过产生毛细管重力波产生波阻的过程。由于存在最小相速度V,对于表面波,这个问题类似于超流氦中接近其最小值的旋流的产生。在这两种情况下,由于切伦科夫辐射,波或旋流在V >v -c处产生。我们发现,向波阻状态的过渡是连续的:在分叉附近,各种流体的波阻力与rootV-V-c成正比。
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72.(2001) 物理评论快报。 86年, 5, p . 934 - 937 摘要
实验研究了稀聚合物溶液在随机三维平均剪切流动中的行为。聚合物对剪切应力的贡献比层流剪切流高出2个数量级以上。结果表明,聚合物分子受到流体随机运动的强烈拉伸。
2000
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71.
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70.(2000) 大自然。 405年, 6782年, p。53-55 摘要
乱流是一种普遍存在的现象,但尚未被完全理解。我们知道,简单的牛顿流体在雷诺数较大时(通常是速度较高、粘度较低、容器尺寸较大时(1,2)),其流动很可能是湍流的。相比之下,黏弹性流体(3),如柔性长链聚合物溶液具有非线性力学性能,因此可能会表现不同。在这里,我们通过实验观察到,即使在低速度、高粘度和小容器中,具有足够弹性的聚合物溶液的流动也会变得不规则。流体运动在大范围的空间和时间尺度上被激发,我们观察到流动阻力增加了大约20倍。尽管雷诺数可以任意低,但观测到的流动具有发展湍流的所有主要特征。对于管道中的牛顿流体,类似的湍流流动状态具有高达10(5)的雷诺数(参考文献1,2)。我们观察到的低雷诺数或“弹性”湍流伴随着聚合物分子的显著拉伸,导致弹性应力增加两个数量级。
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69.(2000) 物理评论E。 61年, 2, p . 1890 - 1898 摘要
观察表明,悬浮在射频放电鞘中的等离子体晶体在垂直磁场的影响下旋转。根据不同的放电条件,观察到两种不同的情况:刚体旋转(所有粒子以恒定的角速度运动)和剪切旋转(粒子角速度呈径向分布)。当放电电压增加到一定程度时,粒子甚至可以反转其运动方向。用一个简单的解析模型定性地解释了所观察到的粒子运动的机理及其对限制势和放电条件的依赖。该模型考虑了静电、离子阻力、中性阻力和有效的粒子间相互作用力。对于刚体旋转的特殊情况,重构了约束势。利用颗粒旋转速度随径向变化的数据,估计了剪切应力。利用发生剪切诱导熔化的临界剪切应力来粗略估计等离子体晶体的剪切弹性模量。后者也被用来估计粘度贡献由于弹性在等离子体液体。为了定量地实现这些想法,建议进一步发展。
1999
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68.(1999) 物理评论快报。 83年, 23日, p . 4760 - 4763 摘要
利用光散射法直接测量了SF6在气液临界点附近的湍流对流速度。在瑞利数和普朗特数的大范围内,温度、速度和跨频功率谱表现出与指数的标度行为,在波数域非常接近Bolgiano-Obukhov标度。在雷诺数为10(5)之前,速度波动的统计量保持高斯分布。
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67.(1999) 物理评论快报。 83年, 18日, p . 3641 - 3644 摘要
在其临界点附近的SF6被用来研究高达异常高的瑞利数Ra(高达5 x 10(14))的湍流对流,并首次验证了在这些参数的非常宽的范围内,热输运和大尺度循环速度作为Ra和普朗特数Pr的函数的广义尺度定律。得到的两种标度律都与Shraiman和Siggia的理论预测一致。Rev. A 42,3650(1900)]。
1998
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66.(1998) 物理评论快报。 81年, 26, p . 5812 - 5815 摘要
我们首次对超流氦的相位共轭(PC)第二声波(SS)进行了实验观测。PC波的主要特征是它的相位与入射波相位是复共轭的。它的产生和放大是由于入射SS波和第一声泵浦波之间的非线性相互作用的结果。当FS振幅大于阈值时,参量不稳定性发生,即FS波自发衰减为两个SS波。对相位共轭波的三个主要特征进行了实验验证。
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65.(1998) 流体物理学。 10日, 10日, p . 2451 - 2463 摘要
本文报道了高弹性聚合物溶液在两圆柱体间库埃特流动的流动稳定性和流型形成实验。研究发现,流动不稳定性仅由弹性狄波拉数、De和聚合物浓度决定,而与雷诺数完全无关。几年前,Larson、Shaqfeh和Muller [J.]提出了这种“纯弹性”不稳定性的机制。流体力学218,573(1990)],简称LMS。该模型基于Oldroyd-B流变模型,表明不稳定阈值De与聚合物对溶液粘度的贡献eta(p)/eta之间存在一定的函数关系,这取决于聚合物浓度。当径向微扰伸长流与强烈的初次方位角剪切耦合时,产生驱动失稳的弹性力。这种力是由“环向应力”提供的,这是由于聚合物分子沿着弯曲流线拉伸而产生的。实验发现,弹性失稳导致了强烈的非线性流动转变。因此,LMS的线性考虑被扩展到包括有限振幅速度扰动。结果表明,弹性力的性质表明,在有限幅次排中,流入和流出之间存在很大的不对称性。 This special feature is indeed exhibited by the experimentally observed flow patterns. For one of the flow patterns it is also shown that the suggested elastic force should be quite efficient in driving: it, which is important evidence for the validity of the mechanism proposed by LMS. Further, the predicted relation between De and eta(p)/eta is tested. At fixed eta(p)/eta the elastic instability is found to occur at constant Deborah number in a broad range of the solution relaxation times in full agreement with the theoretical prediction. The experimentally found dependence of the Deborah number on eta(p)/eta also agrees with
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64.(1998) 哲学杂志b -凝聚态物理,统计力学,电子,光学和磁性。 78, 2, p . 253 - 263 摘要
本文综述了近年来稀聚合物溶液库埃特-泰勒(CT)流动稳定性和模式选择的实验结果。我们成功地以可控的方式将溶液弹性改变了三个数量级,并得到了整个弹性范围内的流动状态图。这使得研究弹性与惯性效应在连续油管流动失稳中的作用成为可能,并使不稳定阈值以上的模式选择成为可能。研究了流动不稳定性由纯惯性向纯弹性的转变,研究了新的弹性模态和惯性-弹性模态的性质。通过改变聚合物溶液的流变性能,验证了所提出的弹性失稳判据。
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63.(1998) Europhysics信件。 43岁的 2, p . 165 - 170 摘要
实验研究了弹性效应和惯性效应在聚合物溶液流动失稳中的相互关系。为了达到这一目的,溶液弹性变化了三个数量级,并得到了库埃特-泰勒系统的流动状态图。描述了纯弹性流动不稳定区和纯惯性流动不稳定区以及它们之间的交叉区域。验证了弹性失稳的主要特征,即失稳阈值处的狄波拉数不变。建立了惯性流动和弹性流动过渡与动力学之间的类比,并引入了粘弹性相似的概念。
1997
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62.(1997) 物理评论快报。 79年, 21日, p . 4178 - 4181 摘要
考虑了以速度V运动的长体产生表面重力波而产生的波阻R。我们证明,对于以速度V均匀移动的特殊形状的扰动,波阻R(V)在临界值V-c处具有明确的阈值(完美分岔),即对于V > V-c, R类似于根V- V-c,对于V
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61.(1997) 物理评论快报。 78, 23日, p . 4383 - 4386 摘要
本文报道了He-4超流体中参数化产生的第二声波频谱被第一声波展宽的实验观测结果。给出了参数生成波振幅的高斯统计量的第一个实验证据。利用参数激发的动力学理论,我们认为光谱的展宽和指数尾是由四波共振相互作用引起的,这与参数产生的自旋波中的相似证据非常相似。提出了频谱中指数尾的普遍性。
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60.(1997) Europhysics信件。 38岁的 4, p . 297 - 300 摘要
我们提出了Aharonov-Bohm实验的流体动力学模拟,其中第二声波在超流氦的量子化漩涡上散射。将比较从侧面撞击旋涡的第二声平面波两侧发生的时间滞后。对这些实验的估计表明,在合理的实验条件下,波前分裂可以很容易地在降低温度10(-6)下测量。讨论了在超流体跃迁附近进行实验的优点。这个实验将补充另外三个aharanov - bohm类型的实验,这些实验涉及经典/量子波和经典/量子涡的所有四种可能组合。该技术将为研究量子涡旋成核动力学及其稳定性提供一种非侵入性手段,并解决多重量子化问题。
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59.瑞利-贝纳德对流中的大尺度流动和螺旋核不稳定性
在耦合于大尺度流动的Swift-Hohenberg方程框架下,数值研究了大纵横比瑞利-贝纳德对流中观察到的螺旋核不稳定性。结果表明,这种失稳是由自生涡度驱动的,导致了非平凡的核心动力学。此外,最近报道的在核心附近从螺旋到六边形的转变表明,只有在存在无变分非线性的情况下才会发生,并且与螺旋核心的不稳定性有关。仿真结果与实验结果在定性上吻合较好。
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58.(1997) 物理评论快报。 78, 8, p . 1460 - 1463 摘要
我们报道了一种新型耗散系统的局部结构的实验观测。在高弹性聚合物溶液中,它以孤涡对(“双涡”)的形式出现。与通常的孤子相比,双旋是静止的。它也是流体动力学中的一个新对象——由一对漩涡构成一个单一实体。在可以忽略不计的雷诺数下,二涡是由于纯弹性不稳定而通过滞回转变而上升的。本文认为,涡流是由引起Weissenberg效应的相同力驱动的。
1996
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57.(1996) 物理评论B。 54岁的 18日, p . 13072 - 13082 摘要
结果表明,修正了法向分量的Ginzburg-Landau模型可以很好地描述超流液氦的自旋上升问题。分析了非齐次旋转不变系统的Eckhaus不稳定性。研究发现,在失稳阈值处可成核的涡数随容器半径R(3/4)的增大而增大。最后,考虑了热涨落对涡旋环激发的影响,计算了势垒和成核速率。
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56.
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55.(1996) 物理评论快报。 77年, 8, p . 1480 - 1483 摘要
我们提供了少量高分子量聚合物的加入对库埃特-泰勒流的稳定性和模式选择的显著影响的实验证据。观察到两种新的振荡流型。其中一个本质上是由于流体弹性。另一种是由弹性修正后的惯性不稳定性引起的。
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54.
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53.(1996) 物理评论B。 53岁, 1, p . 75 - 78 摘要
在非线性薛定谔方程(NLSE)作为超流模型的框架下,我们发现多荷电涡是非常长寿的对象,这与公认的观点相反。这些实体的寿命与耗散率成反比,耗散率可以从现象上纳入NLSE。我们计算了不稳定特征值和相应的特征函数。对失稳的非线性阶段进行了数值研究。我们讨论了在超流氦中自旋上升、流过物体和湍流实验的背景下我们观测的含义。
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52.(1996) 物理评论快报。 76年, 5, p . 756 - 759 摘要
我们在Boussinesq Rayleigh-Benard对流中观察到向上六边形域与向下六边形域共存的模式。随着控制参数ε = δ T/ δ T-c - 1的增加,模式序列从开始时的有序或无序滚动到ε - 1处的扩展目标和螺旋,到类似于ε - 3处的共存六边形。六边形出现在普朗特数2.8小于等于P小于等于28的所有值上。令人惊讶的是,它们出现在一个已知只有翻滚是稳定的范围内,而且它们的波数与它们共存的翻滚波数有很大不同。
1995
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51.(1995) 物理评论快报。 75年, 6, p . 1102 - 1105 摘要
提出了一种利用超流氦中量子化涡散射秒声探测和测量量子涡度的新方法。给出了单量子涡旋、涡旋晶格和体涡的散射第二声波的相对振幅的理论计算。相关估计表明,该方法的实验验证是可行的。此外,它甚至可以用于检测单个量子涡旋。
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50.(1995) 自然史D。 84年, 4-Mar, p . 635 - 644 摘要
在超流体跃迁附近的非线性第二声中,对中间时间和中等雷诺数的次谐波产生和/或放大进行了系统、实验和数值研究。我们发现非线性声波是动态单调的,只有能量级联到越来越小的尺度(直到耗散尺度)存在。没有迹象表明单色波衰减为低波数波。这就排除了文献中讨论过的Burgers方程中衰变不稳定性的存在。由此,我们将关于Burger方程解中不存在次谐波的西奈定理的理论证明推广到中间时间。
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49.
1994
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48.
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47.(1994) Europhysics信件。 28, 4, p . 237 - 243 摘要
我们给出了一种源于大非线性色散的行波脉冲自聚焦和坍缩的新机制的实验、理论和数值结果。我们发现了布雷瑟顿和斯皮格尔(Bretherton C. S. and Spiegel E. a ., Phys, Lett。A, 96(1983) 152)和新机制,作为初始脉冲宽度的函数。这些动力学已经在二元混合物的行波对流中观察到,并在复杂的金兹堡-朗道方程的框架中描述。我们还首次提出了相位缠绕在振幅增长速率重整中的作用的定量实验研究。
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46.(1994) 自然史。 208年, 4-Mar, p . 373 - 393 摘要
我们给出了二元异丁酸和水混合物在一个薄的水平延伸层中相分离的实验结果,在临界浓度x(c)和在溶质温度T(c)附近,受到跨越临界温度的垂直温度梯度的影响。对于相对较小的温度梯度,旋结分解样模式是稳定的。气泡模式出现略大的温度梯度,令人惊讶的是总是在热边界附近,即使当T(hot) > T(c)。对于更大的温度梯度,观察到多边形形态。它们的边界可能是由沿气泡界面的不均匀表面张力引起的某种表面张力驱动的不稳定所形成的。然而,仅靠水动力的不稳定性还不能解释这种新形态。细胞图案的平均面积随T(c) - T(冷)和DELTAT在流体层上的变化很大,而气泡样图案的平均面积变化很小。
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45.(1994) 物理评论E。 49岁, 5, p . 4077 - 4086 摘要
我们提出了在受轴流影响的库埃特-泰勒流中观察到的新模式状态的实验结果,在广泛的控制参数范围内。传播泰勒涡(PTV’s),静止螺旋(SSP’s)和移动螺旋(MS’s)被发现是不同对称性破环的结果。这些模式表现出不同的波数选择。还发现了源于这些模式之间相互作用的新状态。PTV和SSP呈“混合相”。一种“模式竞争”状态,即PTV和MS在列中交替出现。最后观察并表征了“无序泰勒涡”态。
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44.(1994) 物理评论E。 49岁, 2, p . 1309 - 1319 摘要
本文采用多种方法对轴向流Couette-Taylor系统的本征噪声进行了实验评估,其中包括将实验数据与带噪声项的振幅方程数值模拟进行比较,以及在进气道处应用外部随机扰动源。本构噪声的强度在我们的系统中以以下方式依赖于通过流速度:对于足够大的通过流速度(雷诺数Re > 2),噪声强度随着Re的增加而显著增加,而对于较小的Re,噪声幅值与Re无关,并达到相等的恒定值0.02 mum/s,这与热噪声的理论估估值是一个数量级。在我们的系统中,大流速(Re = 3)时的本征噪声振幅比热噪声大一个数量级以上。它的起源被认为与入口边界的流动扰动有关。
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43.(1994) 物理评论E。 49岁, 2, p . 1291 - 1308 摘要
本文详细研究了雷诺数Re ~ 4.5范围内具有传播泰勒涡(PTV’s)状态的轴流Couette-Taylor系统。介绍了两种测量对流不稳定线的方法。对绝对不稳定区域和对流不稳定区域的PTV进行了比较研究。在Re <1时,PTV首先出现在绝对不稳定转变的出口处。在Re > 1,对流不稳定区域也存在PTV,但绝对不稳定区域和对流不稳定区域的PTV性质有明显不同。在这两个区域中,PTV的特征是存在一个将模式状态与Couette-Poiseuille流分离的界面。界面在绝对不稳定区域是平稳的,在对流不稳定区域是波动的。从进气道到界面的距离随着控制参数epsilonBAR和Re的变化而变化,其中epsilonBAR是到对流线的距离。然而,这两个区域的依赖性是不同的。在绝对不稳定区域,愈合长度与PTV在所有epsilonBAR和Re值下的群速度成比例,并在绝对不稳定过渡线上发散。 In the convectively unstable region the healing length does not obey the general scaling but is about inversely proportional to epsilonBAR. The most distinctive difference in the PTV's behavior in the two regions is a different sensitivity to noise. A time-dependent spatial profile of the PTV's leads to a broadband power spectrum of the velocity in the convectively unstable region near the outlet. The PTV's velocity power spectrum in the absolutely unstable region is, on the other hand, noise-free. The different sensitivity to noise was used as an experimental criterion to locate the absolute instability line for Re > 1. The wave-number selection is also found to be differen
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42.(1994) 大自然。 367年, 6461年, p . 345 - 347 摘要
瑞利-贝纳德对流1-4发生在浅流体层从下加热时,通常被认为是非平衡条件下模式形成的范例。贝纳德细胞六边形阵列的形成是众所周知的,但更复杂的模式,如靶5和螺旋5-11也有报道。在电流体动力对流12,13、振荡化学反应14,19和生物系统19,20中也看到了类似的模式。总的来说,在不同的实验条件下,发现了螺旋态和目标态。在这里,我们报告了在气液临界点附近进行瑞利-贝纳德对流的流体中,在包含许多螺旋和许多目标的状态之间的连续转换。是否观察到螺旋或目标取决于普朗特数,即流体中热和粘性时间尺度之间的比率。这两种状态似乎都不能用描述流体运动的流体动力学方程来预测(1- 4,21)。从一种模式到另一种模式的转换是连续的,并且在某些条件下它们可以共存,这表明它们可能是由相同或类似的机制产生的。
1993
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41.(1993) 物理评论快报。 71年, 20. p . 3291 - 3294 摘要
本文对对流二元流体中反向传播波的源动力学进行了实验研究。源运动由侧加热控制。存在一个锁定带,在这个锁带内,源被底层的滚转结构固定住。在这个波段之外,光源开始以半波长的速度突然移动。相场的畸变和由此产生的非局部流动是导致突变到滑动状态的重要因素。讨论了开关电荷密度波动力学的强相似性。
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40.(1993) 物理评论E。 48, 2, p。R661-R664 摘要
我们给出了二元流体中行波对流的反射系数r和群速度s的直接实验测量。我们测量r和s对分离比psi的依赖关系。理论预测,对于足够小的\psi\, r应该随\psi\1/2变化。没有发现这种依赖关系。相反,r的值在-0.136
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39.(1993) 物理评论快报。 70年, 25日, p . 3888 - 3891 摘要
我们给出了SF6中气液临界点附近Rayleigh-Benard对流的实验结果。我们测量了对流开始的临界温度差,DELTAT0,作为减少的平均温度tau = (TBAR - T(c))/T(c)的函数,发现DELTAT0 = 525 x tau1.89,这接近预期的幂律行为。利用物理性质对温度的强依赖性,在较宽的范围内扫描普朗特数。一个新的,许多“目标”模式状态,由缺陷不稳定性启动,被观察到。
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38.
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37.(1993) 低温物理杂志。 90年, 5月6日, p . 343 - 354 摘要
我们测量了两种he -3-超流体he -4混合物中热对流开始的临界温差和有效热导率。He-4中He-3的摩尔体积分别为6.8%和9.8%,测量范围为0.65 K至略高于超流体转变温度。这些测量是利用光学阴影技术可视化氦混合物中对流流动模式的一部分。我们讨论了我们的结果对这项工作的影响。
1992
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36.对流二元混合物中受限行波向扩展行波的转变
给出了对流二元混合物中由局部行波(LTW)向扩展行波(ETW)转变的两种独特机制的实验证据。两者都与LTW的对流不稳定性质有关,并反映了LTW的不同表现形式。在短单元中,导致LTW不稳定的机制与从对流到绝对不稳定的转变有关。在较长的单元中,当分离比psi为负值时,由于对流增长扰动和LTW的相互作用,从LTW转变为ETW。演示了两种机制之间的交叉。
1991
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35.(1991) 物理评论快报。 67年, 24日, p . 3392 - 3395 摘要
对带有轴流叠加的库伊特-泰勒流对流不稳定区传播泰勒涡(PTV)的噪声持续和噪声调制结构进行了观测和研究。该结构在其噪声功率谱的绝对不稳定区域和前端的噪声时间动力学方面与PTV有很大的不同。微扰与界面的相互作用导致前端附近的振幅调制和出口附近的噪声相位。前端位置与控制参数的依赖关系表明,来自进气道的扰动是PTV存在的原因。
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34.
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33.
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32.(1991) Europhysics信件。 15日, 6, p . 597 - 602 摘要
本文首次给出了电对流向列向方程中狭长条状向缺陷介导湍流转变机理的实验结果。该方案包括从正常滚动的静止对流(威廉姆斯域(WD))到倾斜的WD的二次分岔,伴随自发宇称破坏,然后通过缺陷成核过渡到时空无序状态。这里提出的机制的中心点是发现倾斜WD中软纵向模式的波动,与有限横向模式一起导致缺陷成核。
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31.(1991) 物理评论 43岁的 10日, p . 5728 - 5731 摘要
我们对二维各向异性系统的Eckhaus不稳定性和滚转结构的时空演化进行了实验研究。尽管二维系统的不稳定性是通过拓扑缺陷的成核来表现的,但与一维系统的情况相反,我们没有发现基本不稳定性机制的差异。纵向的,长波长调制是导致不稳定性的原因,就像在1D系统中一样,因此1D和2D滚动模式的稳定性边界和时空演化动力学是相同的。
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30.(1991) Europhysics信件。 15日, 2, p . 167 - 172 摘要
给出了在很小或可忽略的外部应力作用下,电对流向列矩阵辊型中拓扑缺陷对相互作用的实验数据。结果表明,只有在爬坡和滑动都具有的特征长度以下,并且比相应的相干长度大一个数量级时,一对缺陷之间的相互作用才变得显著。
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29.(1991) Europhysics信件。 14日, 4, p . 331 - 336 摘要
实验研究了具有轴流叠加作用的圆柱间Couette-Taylor流动。轴流抑制了基本静止不稳定性,并通过前向振荡分岔导致泰勒涡的传播。随着通过流速度的增加,传播涡被向下推至出口,当速度达到绝对失稳极限时,系统外的模式为>。在进出口边界附近发现了稳定的Ekman涡和传播的Taylor涡惊人地共存。波数选择机制,类似于存在于前传播的情况下,也确定了。
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28.(1991) 物理评论 43岁的 2, p . 707 - 722 摘要
我们给出了一个二元混合物在分离比为正值时的定常对流的实验研究。Rayleigh-Benard和Soret失稳机制之间的相互作用以及相应的边界条件使我们有可能观察到从大结构到小结构的转变以及不同对称模式之间的转变。我们还研究了横向边界和单元几何对模式选择的影响。
1990
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26.
1989
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23.(1989) 自然史D。 37岁的 1 - 3, p . 341 - 358 摘要
我们给出了对流二元混合物中非线性行波状态下存在大规模全局循环流动的实验证据。我们讨论了三种已知的TW模式:线性反传播波(CPW),空间和时间调制TW和空间调制TW。我们发现瞬态状态下的线性CPW不携带质量,而非线性状态下的线性CPW携带质量,并且质量传输的开始与向非线性TW的过渡相一致。
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22.(1989) 自然史。D。 37岁的 1 - 3, p . 359 - 383 摘要
我们在两个实验系统中研究了振荡对流:从下加热的矩形容器中的乙醇-水混合物和在低频交流电压下的薄层向列相液晶。在这两个系统中,第一个分支是向有限波矢和频率的行波(TW)的过渡。我们报告了在弱非线性区非线性TW的一系列空间结构和动力学行为的实验观察。我们在一维有限几何中观察到的丰富的空间和动力学行为的大多数都是通过基于简单的金兹堡-朗道方程耦合模型的数值模拟再现的,该模型只考虑平移和有限几何的组合。由缺陷成核引起的TW在二维几何细胞中更加复杂的时空行为是由于TW的调制不稳定性机制。
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21.
1988
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20.
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19.(1988) 物理评论 38岁的 9, p . 4939 - 4942 摘要
我们研究了弱非线性行波态到非线性行波态的转变。发现了由对流条件到绝对不稳定条件的转变所引起的模式选择,与理论很好地吻合。虽然线性性质取决于对流的(边界相关)阈值,但弱非线性性质指回无限系统的阈值。
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18.(1988) 物理评论快报。 61年, 7, p . 838 - 841 摘要
在沿稳定分支的对流起始点附近观测到一种由准周期行波组成的新状态。这种状态先于最近发现的受限行波状态,由细胞两侧周期性交替的左行波和右行波组成。与时间有关的波数谱是这种模式的一个特征。模式平移和调制不稳定性的影响可以定性地解释所观察到的动力学行为。
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16.(1988) 物理评论快报。 60岁, 20. p . 2030 - 2033 摘要
本文给出了二元混合物振荡对流中对流输运的实验观测结果。结果表明,在非线性行波(TW)的传播方向上存在传质现象,在回流方向上也存在传质现象。与TW中粒子轨迹的简单模型有很好的一致性。我们发现先前观察到的两种振荡态在传质方面有所不同。在线性反传播波中不存在传质现象,传质开始与向非线性TW的过渡相一致。
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1987
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14.(1987) 物理评论 35, 6, p . 2757 - 2760 摘要
在乙醇-水混合物的对流开始时,观察到一种新的局域行波结构。这是观测到的TW的各种可能的流动模式之一。我们发现,对于几乎一维的细胞几何结构,独特的瞬态行为动态(以两个对传TW的形式)可以导致各种稳定状态。
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1986
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9.(1986) 物理评论 34, 1, p . 693 - 696 摘要
流动可视化、热传输测量和光强剖面作为时间的函数已被用于研究从下面加热的乙醇-水混合物中的非线性传播波。实验结果揭示了最近理论预测的行波的主要特征。
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8.
1985
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7.
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1984
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3.
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