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冯哲;张梦琪;佩德罗·巴斯克斯。;舒，张

二维电流流动中的确定性和随机分岔。 （英语） 兹比尔1486.76045

J.流体力学。 922，论文编号A20，38 p.（2021）.
摘要：我们通过直接数值模拟研究了在强单极性注入下，两平行板之间的电介质液体导电流动的确定性和随机分岔。在这种流动中，实验和理论之间长期存在着线性不稳定性判据的差异。我们在这里测试了这样的假设，即这种差异可能与实验中使用的离子交换膜的不均匀性有关，与理论和数值分析中假设的均匀离子注入相比。为了研究这种效应，我们考虑了该流中线性临界和第一分岔周围的随机边界条件。为了完整地描述流的分叉，首先进行确定性分叉分析（无随机性），通过逐渐增加电场强度来研究该流中的初级分叉。计算并探讨了Lyapunov谱和维数，以表征其中的混沌运动。我们的结果证实了电流中混沌的高维性，并首次揭示了其混沌在一系列有限尺寸系统中的广泛性。然后，通过考虑电荷密度和电势边界条件中的随机扰动，进行随机分岔分析。由于电流的亚临界性质，在不同随机性水平下，随机边界下的线性不稳定性判据比以往的理论和数值结果（假设均匀电荷注入）更接近实验值，这证实了上述假设。此外，随机性还可以提高离子传输的效率。

引用于三文件

MSC公司：

76E25型 磁流体力学和电流体力学流动的稳定性和不稳定性
76周05 磁流体力学和电流体力学
76立方米 随机分析在流体力学问题中的应用

关键词：

电介质液体;确定性分岔;随机分岔;李亚普诺夫谱;混沌运动;随机扰动

软件：

耐克5000
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{Z.Feng}等人，《流体力学杂志》。922，论文编号A20，38页（2021；Zbl 1486.76045）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Ahlers，G.，Meyer，C.W.&Cannell，D.S.1989对流开始附近的确定性和随机效应。《统计物理学杂志》54（5-6），1121-1131。
[2] Alj，A.、Denat，A.、Gosse，J.、Gosse，B.和Nakamura，I.1985非极性液体中电荷载流子的产生。IEEE传输。电气绝缘20（2），221-231。
[3] Atten，P.，Caputo，J.，Malraison，B.&Gagne，Y.1984年《吸引者倾注不同能量的维度终结》。J.Méc。塞奥尔。申请。，133-156. ·Zbl 0599.76044号
[4] Atten，P.&Gosse，J.1969极性液体中单载体注射的瞬态。化学杂志。《物理学》51（7），2804-2811。
[5] Attenn，P.和Lacroix，J.1978单极注入液体的电流体动力学稳定性：非线性现象。《电气杂志》第5期，第439-452页。
[6] Atten，P.和Lacroix，J.1979单极注入液体的非线性流体动力稳定性。J.Méc.18，469-510·Zbl 0428.76044号
[7] Atten，P.、Lacroix，J.和Malraison，B.1980库仑力驱动不稳定性中的混沌运动：大纵横比实验。物理学。莱特。A79（4），255-258。
[8] Atten，P.&Moreau，R.1972液体隔离液的电流体动力学稳定性，soumisáune注入unipolaire。《医学杂志》第11卷（3），第471-521页·Zbl 0243.76026号
[9] Cadou，J.M.、Potier-Ferry，M.和Cochelin，B.2006流体力学分岔点计算的数值方法。欧洲力学杂志。（B/液体）25（2），234-254·Zbl 1084.76047号
[10] Castellanos，A.1990注入诱发的电流体动力学不稳定性和混沌。物理杂志：康登斯。亚光2（S），SA499-SA503。
[11] Castellanos，A.1998《电流体力学》，第380卷。施普林格科技与商业媒体·Zbl 0919.76002号
[12] Castellanos，A.和Agrait，N.1992单极注入导致平面平行流中的不稳定性。IEEE传输。《印度申请》28（3），513-519。
[13] Castellanos，A.、Atten，P.和Perez，A.1987弱单极注入情况下液体中的有限振幅电传导。物理化学。Hydrodyn.9（3-4），443-452。
[14] Castellanos，A.、Pérez，A.和Atten，P.1989有限振幅电波中电荷扩散与库仑斥力的关系。IEEE工业应用协会年会会议记录，第2112-2117页。电气与电子工程师协会。
[15] Chicón，R.、Pérez，A.和Castellanos，A.2001有限振幅电对流时间序列的Lyapunov指数。2001年电气绝缘和介电现象年度报告会议（目录号01CH37225），第520-523页。电气与电子工程师协会。
[16] Delbende，I.和Chomaz，J.-M.1998平行二维尾迹中的非线性对流/绝对不稳定性。物理学。流感10（11），2724-2736·Zbl 1185.76618号
[17] Eckmann，J.P.和Ruelle，D.1985混沌和奇异吸引子的遍历理论。修订版Mod。物理57，617-656·Zbl 0989.37516号
[18] Edwards，W.，Tuckerman，L.S.，Friesner，R.A.&Sorensen，D.1994Krylov方法用于不可压缩Navier-Stokes方程。J.计算。《物理学》110（1），82-102·Zbl 0792.76062号
[19] Egolf，D.A.和Greenside，H.S.1994广泛混沌的分形维数和空间相关长度之间的关系。《自然》369（6476），129-131。
[20] Egolf，D.A.、Melnikov，I.V.、Pesch，W.和Ecke，R.E.2000瑞利-贝纳德对流中广泛时空混沌的机制。《自然》404（6779），733-736。
[21] Farmer，J.D.、Ott，E.和Yorke，J.A.1983混沌吸引子的维数。《物理学》D7（1-3），153-180·Zbl 0561.58032号
[22] Félici，N.1971DC《液体电介质中的传导》。第二部分：电流体动力学现象。直接货币。电力电子。2147-165。
[23] Fischer，P.F.，Lottes，J.W.&Kerkemeier，S.G.2008 nek5000网页。网址：http://nek5000.mcs.anl.gov。
[24] Galama，A.，Hoog，N.&Yntema，D.2016电渗析系统离子交换膜电阻的测定方法。脱盐380，1-11。
[25] Grassberger，P.&Procaccia，I.1983奇怪吸引子的特征。物理学。修订稿50（5），346-349。
[26] Henderson，R.D.&Barkley，D.1996圆柱尾迹的二次不稳定性。物理学。流体8（6），1683-1685·Zbl 1087.76041号
[27] Ibanez，R.，Stamatilis，D.&Wessling，M.2004膜表面在阳离子交换膜浓度极化中的作用。J.成员。科学239（1），119-128。
[28] Jalaal，M.、Khorshidi，B.和Esmaeilzadeh，E.2013两种可混溶介质液体的电动流体力学（EHD）混合。化学。工程师J.219，118-123。
[29] Kamcev，J.、Paul，D.R.和Freeman，B.D.2017固定电荷基团浓度对离子交换膜中平衡离子吸附的影响。J.马特。化学5（9），4638-4650。
[30] Kantz，H.&Schreiber，T.2004非线性时间序列分析，第7卷。剑桥大学出版社·Zbl 1050.62093号
[31] Kaplan，J.L.和Yorke，J.A.1979多维差分方程的混沌行为。《泛函微分方程和不动点近似》（H.O.Peitgen和H.O.Walther主编），第204-227页。斯普林格·Zbl 0448.58020号
[32] Kelly，R.&Pal，D.1978空间周期边界条件下的热对流：共振波长激发。《流体力学杂志》86（3），433-456·Zbl 0389.76053号
[33] Lacroix，J.、Atten，P.和Hopfinger，E.1975单极注入的介质液体层中的电对流。《流体力学杂志》69（3），539-563·Zbl 0319.76081号
[34] Lehoucq，R.B.，Sorensen，D.C.&Yang，C.1998ARPACK用户指南：用隐式重启Arnoldi方法解决大规模特征值问题，第6卷。SIAM公司·Zbl 0901.65021号
[35] Lestandi，L.，Bhaumik，S.，Avatar，G.，Azaiez，M.&Sengupta，T.K.2018二维奇异盖驱动腔体内的多霍普夫分岔和流动动力学。计算。流感166，86-103·Zbl 1390.76470号
[36] Levanger，R.、Xu，M.、Cyranka，J.、Schatz，M.，Mischaikow，K.和Paul，M.2019混沌Rayleigh-Bénard对流的主导Lyapunov矢量和模式缺陷之间的相关性。混沌29（5），053103。
[37] Li，F.，Wang，B.-F.，Wan，Z.-H.，Wu，J.&Zhang，M.2019受泊松流影响的电流体动力流中的绝对和对流不稳定性：线性分析。《流体力学杂志》862816-844·兹比尔1415.76231
[38] Luis，P.2018简介。《膜系统的基本建模》（编辑：P.Luis），第1章，第1-23页。爱思唯尔。
[39] Malrasion，B.&Atten，P.1982电介质液体中单极离子注入引起的不稳定性混沌行为。物理学。修订稿49（10），723-726。
[40] Malrasion，B.，Atten，P.，Berge，P.&Dubois，M.1983奇异吸引子的维数：两个对流系统混沌状态的实验测定。《物理学杂志》。Lett.44（22），897-902。
[41] Mccluskey，F.、Atten，P.和Perez，A.1991平行板之间注入空间电荷引起的电传导强化传热。《国际热质传递杂志》34（9），2237-2250。
[42] Moleón，J.&Moya，A.2009由于离子吸附，带固定电荷的离子交换膜的瞬态电响应。一种网络模拟方法。J.电分析。《化学》633（2），306-313。
[43] Patera，A.T.1984A流体动力学谱元法：通道扩张中的层流。J.计算。《物理学》54（3），468-488·Zbl 0535.76035号
[44] Paul，M.、Chiam，K.-H.、Cross，M.，Fischer，P.和Greenside，H.2003 Rayleigh-Bénard对流中的模式形成和动力学：实验真实几何的数值模拟。《物理学》D184（1-4），114-126·Zbl 1098.76537号
[45] Paul，M.、Einarsson，M.，Fischer，P.&Cross，M.2007 Rayleigh-Bénard对流中的广泛混沌。物理学。修订版E75（4），045203。
[46] Pérez，A.，Vázquez，P.，Wu，J.&Traoré，P.2014电介质液体在刚性侧壁矩形外壳中单极注入的电流体动力学线性稳定性分析。《流体力学杂志》758、586-602。
[47] Pérez，A.T.和Castellanos，A.1989电荷扩散在有限振幅电转换中的作用。物理学。修订版A40，5844-5855。
[48] Ruelle，D.1982湍流中特征指数分布的大体积极限。Commun公司。数学。《物理学》87（2），287-302·Zbl 0546.76083号
[49] Sakievich，P.、Peet，Y.和Adrian，R.2016宽速比圆柱区域内湍流Rayleigh-Bénard对流的大尺度热运动。国际热流杂志61183-196。
[50] Schneider，J.&Watson，P.1970介电液体中空间电荷限制电流的电流体动力学稳定性。一、理论研究。物理学。流感13（8），1948-1954年。
[51] Selvey，C.&Reiss，H.1985非均匀离子交换膜中的离子传输。J.成员。科学23（1），11-27。
[52] Seyed-Yagoobi，J.2005电介质液体的电动流体动力泵送。《静电学杂志》63（6-10），861-869。
[53] Shin，K.和Hammond，J.1998瞬时lyapunov指数及其在混沌动力系统中的应用。J.声音Vib.218（3），389-403·Zbl 1235.70130号
[54] Sokirko，A.V.、Manzanares，J.A.和Pellicer，J.1994固定电荷基团分布不均匀的膜系统的渗透选择性。《胶体界面科学杂志》168（1），32-39。
[55] Takagi，R.，Vaselbehagh，M.&Matsuyama，H.2014电渗析中阴离子交换膜的渗透选择性理论研究。J.成员。科学470486-493。
[56] 田中，Y.2015《离子交换膜：基础与应用》。爱思唯尔科学。
[57] Theofilis，V.2011全球线性不稳定性。每年。《流体力学评论》43（1），319-352·Zbl 1299.76074号
[58] Traoré，P.&Pérez，A.2012电介质液体中受强单极性注入的电波二维数值分析。物理学。流体24（3），037102。
[59] Tuckerman，L.S.&Barkley，D.1999.时间步进器的分叉分析，第453-466页。斯普林格·Zbl 0961.35015号
[60] Urata，K.1987 Boussinesq对流中的低维混沌。流体动力学。决议1（3-4），257-282。
[61] Venturi，D.，Choi，M.和Karniadakis，G.2012随机Rayleigh-Bénard对流中的超临界准导电状态。《国际热质传递杂志》55（13-14），3732-3743。
[62] Venturi，D.，Wan，X.和Karniadakis，G.E.2008通过圆柱的随机层流尾迹的随机低维建模。《流体力学杂志》606339-367·Zbl 1146.76018号
[63] Venturi，D.，Wan，X.和Karniadakis，G.E.2010 Rayleigh-Bénard对流的随机分叉分析。《流体力学杂志》650、391-413·Zbl 1189.76213号
[64] Vrijenhoek，E.M.，Hong，S.&Elimelech，M.2001膜表面特性对反渗透和纳滤膜初始胶体污染速率的影响。J.成员。科学.188（1），115-128。
[65] Wang，B.-F.&Sheu，T.W.-H.2016单极注入介质液体中电流体动力学不稳定性和分岔的数值研究。计算。液体136，1-10·Zbl 1390.76921号
[66] Watson，P.、Schneider，J.和Till，H.1970介电液体中空间电荷限制电流的电流体动力学稳定性。二、。实验研究。物理学。流体13（8），1955-1961。
[67] Wolf，A.、Swift，J.B.、Swinney，H.L.和Vastano，J.A.1985从时间序列中确定lyapunov指数。《物理学》D16（3），285-317·Zbl 0585.58037号
[68] Wu，J.，Traoré，P.，Pérez，A.T.&Vázquez，P.A.2015关于强单极注入诱导的介质液体中二维有限振幅电对流。《静电法》74，85-95。
[69] Zabolotsky，V.I.和Nikonenko，V.V.1993结构膜不均匀性对传输特性的影响。J.成员。科学79（2-3），181-198。
[70] Zhang，M.2016强单极注入下亚临界电流体动力流动的弱非线性稳定性分析。《流体力学杂志》792、328-363·Zbl 1381.76420号
[71] Zhang，M.，Martinelli，F.，Wu，J.，Schmid，P.J.&Quadrio，M.2015有无横流电流体动力流动的模态和非模态稳定性分析。《流体力学杂志》770、319-349。
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