周期立方体内有限尺寸球形固体颗粒对湍流的衰减作用

为研究周期立方体内因添加球形固体颗粒引起的湍流衰减，我们采用浸没边界法对每个颗粒周围流动进行解析的直接数值模拟。在固定体积分数 $\Lambda$ 下系统改变颗粒直径与斯托克斯数的数值结果表明，颗粒尾流中额外的能量耗散率决定了湍动能衰减的程度。基于此观察，我们提出描述湍流强度衰减条件与程度的公式。我们得出结论：在 $\gamma$ 和 $\Lambda$ 固定的条件下，尺寸正比于 $\lambda/\sqrt{\gamma}$ 的颗粒最显著地降低已发展湍流强度，其中 $\lambda$ 和 $\gamma$ 分别为泰勒长度与颗粒和流体间质量密度比。