空气湍流中 coalescing 粒子聚类与动力学的简单实验
流体动力学
2026-03-12 v2
摘要
开发了一套新型实验平台，用于探讨湍流中惯性粒子（微雾滴）的动力学。目标是观察湍流中粒子碰撞与凝结，聚焦其对径向分布函数（RDF）和相对速度统计的影响。主要工具是三维拉格朗日粒子追踪（LPT）系统，旨在在亚Kolmogorov尺度上实现高分辨率测量。该系统采用LED照明和高速旋转盘雾化器，实现对约10m及更大尺寸粒子的受控湍流下跟踪。实现最小可辨别粒子分离率为。本文的核心贡献是识别并消除三大主要的伪造粒子来源：FMIS、IIS和TIF。基于角度的几何过滤准则显著抑制RDF上的FMIS伪影。这些程序建立了可靠的小尺度统计工作流程。利用该框架，我们测量了在接近接触分离率下的RDF和归一化伪碰撞率，针对Stokes数--的粒子。亚Kolmogorov聚类随Stokes数增加，而接触近似统计通过过滤策略保持一致。这一研究扩展了LPT极限，为探讨惯性粒子动力学提供了可靠的方法，使其能够访问此前无法触及的空间尺度。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.08407,
title = {A simple experiment for observing clustering and dynamics of coalescing particles in air turbulence},
author = {L. Fu and J. Feng and Y. Chen and F. Gong and X. Meng and E. -W. Saw},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.08407},
year = {2026}
}