振荡旋流场中细长粒子的异常输运
流体动力学
2025-08-14 v1
摘要
我们研究了在随时间发生空间振荡的细胞旋流场中细长粒子的输运动力学。实验流动可视化揭示了具有混合流场特征的区域，其中混沌区域与椭圆形区域共存。令人惊讶的是，粒子输运率即使随粒子长度增加而增大，尽管更长的粒子预计会更容易探索相邻的旋流。数值模拟在更大的系统中产生类似的输运异常，特征为由于在特定长度处的旋流中频繁的长时间捕获导致亚扩散，而在其他长度处则表现为正常扩散。在中等振荡频率下，这些长时间捕获事件发生在混沌区域内；在高频率下，这些事件发生在椭圆形区域内，但仅限于长度匹配这些区域的粒子。在后一种情况下，亚扩散对随机噪声具有鲁棒性。我们的结果揭示了控制流体中粒子扩散的新机制。
引用
@article{arxiv.2508.09677,
title = {Anomalous Transport of Elongated Particles in Oscillatory Vortical Flows},
author = {Shiyuan Hu and Xiuyuan Yang and Nan Luo and Jun Zhang and Xingkun Man},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.09677},
year = {2025}
}