湍流中沉降颗粒的累积密度

我们通过直接数值模拟研究湍流对沉降颗粒层的影响。采用拉格朗日模型，将颗粒视为具有附加向下沉降速度的无迹粒子，并与各向同性均匀湍流一同积分。我们研究颗粒在非渐近时刻被收集到平面上时的空间分布。我们将所得粗粒化颗粒密度与沿颗粒轨迹的拉伸率历史及密度在累积平面上的投影相联系，并依据雷诺数和沉降速度分析其对均匀性的偏离。我们识别出在平流早期和充分混合阶段出现的两种 regime。在前一 regime 中，沉降速度减小或雷诺数增大都会引入更强的颗粒分布非均匀性，而在后一 regime 中趋势相反。在这两个 regime 之间发现了类共振的交叉，此时非均匀性达到最大。