Collaborative Research: Topological Fluid Mechanics of Stirring

合作研究:搅拌拓扑流体力学

基本信息

  • 批准号:
    0604570
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-09-15 至 2010-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

StremlerDMS-0607606BoylandDMS-0604570 The broad objectives of this work are to develop the theoryof topological chaos and to advance the application of thistheory to fluid stirring. The main focus is on fluid systems forwhich a unique top-level periodic orbit of pseudo-Anosov type hasbeen "built in." This work is accomplished using an integratedprogram of theoretical, numerical, and experimental research. Inparticular, the investigators (1) advance the rigorousmathematical theory underlying topological chaos; (2) use thetheory to develop an understanding of the fundamental mechanismsof mixing in several canonical fluid flows of practical interest;and (3) leverage these developments to advance current laminarmixing technology. The mathematical/theoretical andnumerical/experimental components of this project are mutuallysupporting. The theory provides ideas and a basic framework forthe design and analysis of fluid mixing, while the fluidapplications provide evidence for or against the posedconjectures and suggest ideas for additional development of thetheory. The intellectual merit of this work includes itsextensions of the Thurston-Nielsen theory, its contributions tothe fundamental understanding of fluid stirring and the role oftopological methods in global predictions of chaos, and itsdetailed analysis of fluid systems of interest for practicalmixing enhancement. Laminar fluid flow systems are at the center of numerousmajor advances in medical, biological, chemical, and materialprocessing applications that are important for improving humanhealth, advancing scientific discovery, and maintaining nationalsecurity. Fluid mixing is known to play a significant role inthese applications, and mixing enhancement is most often achievedthrough efficient stirring. Further advances in laminar mixingenhancement are limited in part by the tools used to model,analyze, and predict efficient stirring in laminar flows. Atopological method based on a deep mathematical theory due toThurston and Nielsen has recently been applied to fluid stirringenhancement by the investigators and others with quite dramaticresults. The mathematical theory, when properly applied,provides a means to "design for chaos" predictively. The broaderimpacts of this work include promoting teaching and learning atthe undergraduate and graduate levels, seeking to broaden theparticipation of underrepresented groups in research, enhancinginteraction between the engineering and mathematics communities,and benefiting society by developing the techniques for mixingenhancement in laminar flow.
Stremler DMS-0607606 Boyland DMS-0604570 本工作的主要目标是发展拓扑混沌理论,并将其应用于流体搅拌。 主要的重点是流体系统,其中一个独特的顶级周期轨道的伪Anosov型已“内置”。“这项工作是使用理论,数值和实验研究的综合程序完成的。 特别是,研究人员(1)推进了拓扑混沌背后的严格数学理论;(2)使用该理论来发展对几种具有实际意义的典型流体流动中混合的基本机制的理解;(3)利用这些发展来推进当前的层流混合技术。 这个项目的数学/理论和数值/实验部分是相互支持的。 该理论为流体混合的设计和分析提供了思想和基本框架,而流体应用则为该理论的进一步发展提供了支持或反对的证据。 这项工作的智力价值包括瑟斯顿-尼尔森理论的扩展,对流体搅拌的基本理解和拓扑方法在混沌全局预测中的作用的贡献,以及对实际混合增强感兴趣的流体系统的详细分析。 层流系统是医学、生物学、化学和材料加工应用领域中许多重大进展的核心,这些应用对改善人类健康、推进科学发现和维护国家安全都很重要。 众所周知,流体混合在这些应用中起着重要作用,并且混合增强通常通过有效搅拌来实现。 层流混合增强的进一步发展部分受到用于建模、分析和预测层流中有效搅拌的工具的限制。 一种基于Thurston和Nielsen的深刻数学理论的拓扑方法最近被研究人员和其他人应用于流体搅拌增强,并取得了相当戏剧性的结果。 数学理论,如果应用得当,提供了一种手段,“设计混沌”的预测。 这项工作的更广泛的影响包括促进本科和研究生水平的教学和学习,寻求扩大研究中代表性不足的群体的参与,增强工程和数学社区之间的互动,并通过开发层流混合增强技术来造福社会。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Philip Boyland其他文献

L'ensemble de rotation des homéomorphismes pseudo-Anosov
伪阿诺索夫同态旋转系
  • DOI:
  • 发表时间:
    1993
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Philip Boyland;John Guaschi;Toby Hall
  • 通讯作者:
    Toby Hall
New dynamical invariants on hyperbolic manifolds
  • DOI:
    10.1007/bf02810671
  • 发表时间:
    2000-12-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.800
  • 作者:
    Philip Boyland
  • 通讯作者:
    Philip Boyland
Dynamical displacements, persistence and semiconjugacies
动态位移、持久性和半共轭
  • DOI:
  • 发表时间:
    2024
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Philip Boyland
  • 通讯作者:
    Philip Boyland

Philip Boyland的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Philip Boyland', 18)}}的其他基金

Ulam Centennial and Spring Topology and Dynamical Systems Conference 2009; Gainesville, FL, March 2009
2009 年乌兰姆百年纪念暨春季拓扑与动力系统会议;
  • 批准号:
    0844136
  • 财政年份:
    2008
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Thurston-Nielsen Theory and Fluid Mixing
瑟斯顿-尼尔森理论和流体混合
  • 批准号:
    9870323
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Cell Research
  • 批准号:
    31224802
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research
  • 批准号:
    31024804
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research (细胞研究)
  • 批准号:
    30824808
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Research on the Rapid Growth Mechanism of KDP Crystal
  • 批准号:
    10774081
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: Topological Defects and Dynamic Motion of Symmetry-breaking Tadpole Particles in Liquid Crystal Medium
合作研究:液晶介质中对称破缺蝌蚪粒子的拓扑缺陷与动态运动
  • 批准号:
    2344489
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Data-Driven Elastic Shape Analysis with Topological Inconsistencies and Partial Matching Constraints
协作研究:具有拓扑不一致和部分匹配约束的数据驱动的弹性形状分析
  • 批准号:
    2402555
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RUI: Topological methods for analyzing shifting patterns and population collapse
合作研究:RUI:分析变化模式和人口崩溃的拓扑方法
  • 批准号:
    2327892
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RUI: Topological methods for analyzing shifting patterns and population collapse
合作研究:RUI:分析变化模式和人口崩溃的拓扑方法
  • 批准号:
    2327893
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Topological Defects and Dynamic Motion of Symmetry-breaking Tadpole Particles in Liquid Crystal Medium
合作研究:液晶介质中对称破缺蝌蚪粒子的拓扑缺陷与动态运动
  • 批准号:
    2344490
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: DMREF: Developing and Harnessing the Platform of Quasi-One-Dimensional Topological Materials for Novel Functionalities and Devices
合作研究:DMREF:开发和利用用于新功能和器件的准一维拓扑材料平台
  • 批准号:
    2324033
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RESEARCH-PGR: Predicting Phenotype from Molecular Profiles with Deep Learning: Topological Data Analysis to Address a Grand Challenge in the Plant Sciences
合作研究:RESEARCH-PGR:利用深度学习从分子概况预测表型:拓扑数据分析应对植物科学的重大挑战
  • 批准号:
    2310356
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: AF: Small: Graph Analysis: Integrating Metric and Topological Perspectives
合作研究:AF:小:图分析:整合度量和拓扑视角
  • 批准号:
    2310412
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Floer Theory and Topological Entropy
合作研究:弗洛尔理论和拓扑熵
  • 批准号:
    2304207
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: SHF: Small: Sub-millisecond Topological Feature Extractor for High-Rate Machine Learning
合作研究:SHF:小型:用于高速机器学习的亚毫秒拓扑特征提取器
  • 批准号:
    2234921
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了