通道流中细杆与拉格朗日拉伸方向的排列统计
流体动力学
2021-02-04 v1
摘要
在均匀各向同性湍流中，已知细长杆会与拉格朗日拉伸方向对齐。然而，对齐程度如何依赖于杆的长径比尚不清楚。此外，许多具有实际意义的流动是各向异性和非均匀的。本文研究通道流中细杆与拉格朗日拉伸方向的排列，该流动在中心附近近似均匀各向同性，而在壁面附近非均匀且各向异性。我们的核心问题是：杆与拉格朗日拉伸方向的相对角分布如何依赖于杆的长径比以及杆到通道壁面的距离。我们发现该分布呈现两种机制：小角度处的平台对应随机不相关运动，以及描述大偏离的幂律尾部。相对角的方差由平台宽度刻画。我们发现，与壁面附近的细杆相比，通道中心附近的细长杆与拉格朗日拉伸方向对齐得更好。这些观测可基于Jeffery方程建立的简单统计模型加以解释，在通道中心附近为定性解释，在壁面附近为定量解释。最后我们讨论了我们的结果对邻近杆取向间相对角分布的影响（Zhao et al., Phys. Rev. Fluids, vol. 4, 2019, 054602）。
引用
@article{arxiv.2002.00782,
title = {Alignment statistics of rods with the Lagrangian stretching direction in a channel flow},
author = {Z. Cui and A. Dubey and L. Zhao and B. Mehlig},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.00782},
year = {2021}
}
备注
Z. Cui and A. Dubey contributed equally to this article