湍流气溶胶非高斯模型中的焦散形成

重粒子在湍流动力学中的焦散会加速粒子碰撞。这些奇异性形成的速率 $\mathscr{J}$ 敏感依赖于斯托克斯数 St（无量纲惯性参数）。关于此敏感依赖的精确结果已利用湍流气溶胶的高斯统计模型获得。然而，湍流中重粒子的直接数值模拟给出的焦散形成速率远大于高斯理论的预测。为理解解释该差异的可能机制，我们分析了一个小 St 极限下焦散形成的非高斯统计模型。我们表明，在小 St 下，$\mathscr{J}$ 敏感依赖于拉格朗日流体速度梯度分布的尾部。这解释了为何不同作者在数值模拟研究中得到不同的 $\mathscr{J}$ 的 St 依赖关系。相比之下，小 St 下诱导焦散的最可能梯度涨落，在非高斯与高斯模型中相同。湍流中粒子的直接数值模拟结果表明，最优涨落与模型计算所得相似但不完全相同。