湍流 Rayleigh-Bénard 流中固体颗粒停留时间的随机模型
流体动力学
2022-08-30 v1
摘要
位于密歇根理工大学的 Pi Chamber 产生湿润的湍流 Rayleigh-Bénard 流以复现稳态云条件。我们受此装置启发，利用直接数值模拟（DNS）考察含颗粒、对流驱动的湍流流场。本研究的目的是开发一个简单的随机模型，能够准确描述颗粒在流场中的停留时间；该时间由颗粒重力沉降与颗粒和流场中湍流结构相互作用之间的复杂竞争决定。该随机模型基于一个简单的概念图像，即颗粒在 Rayleigh-Bénard 湍流中对流胞的驱动下于上下边界间反复往返，其停留时间由完成一次往返所需时间（每次往返而异）以及每次往返后落至下边界的概率决定。尽管模型简单，它对流场中颗粒停留时间分布给出了定量准确的预测。我们独立改变 Stokes 数与沉降速度，以阐明重力和惯性在支配这些停留时间中的独立作用。
引用
@article{arxiv.2208.13025,
title = {A stochastic model for the residence time of solid particles in turbulent Rayleigh-B\'enard Flow},
author = {Colin J. Denzel and Andrew D. Bragg and David H. Richter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.13025},
year = {2022}
}