刚性球悬浮液在通道流中的颗粒动力学：惯性区间

我们考虑通道流中中性浮力有限尺寸刚性球形颗粒的悬浮液，并通过完全分辨的数值模拟，研究颗粒动力学与混合物平均体行为之间的关系，雷诺数 $500 \le Re \le 5000$，颗粒体积分数 $0\le \Phi \le 0.3$。动量平衡分析揭示了三种不同区间的存在：层流、湍流和惯性剪切增厚，取决于粘性应力、雷诺应力或颗粒应力中哪一项是通道跨动量传递的主要负责因素。我们证明雷诺应力和颗粒应力主导的流动都属于巴格诺尔德惯性区间，巴格诺尔德数可以预测体行为，尽管这是由两种不同的物理机制导致的。湍流流动的特征是更大的颗粒分散和更均匀的颗粒分布，而颗粒主导的流动则与显著的颗粒向通道中心迁移相关，那里流动平滑呈层流状且分散较低。有趣的是，碰撞核在不同区间中显示出相似的值，尽管相对颗粒速度和团簇明显随惯性和颗粒浓度而变化。