湍流自由表面上浮子的聚集：一项实验研究

我们提出了一项关于毫米级球体在湍流自由表面统计特性的实验研究。该流动通过电磁力在液态金属层中产生。利用两组磁铁阵列，我们能够产生一种高度脉动的流动和另一种更为定常的流动。在这两种情况下，我们追踪了数百个漂浮在液态金属变形界面上的粒子的运动。通过对粒子局部浓度的统计分析，我们证实了浮子的聚集现象，并揭示了聚集体的一些动力学特性。我们计算了粒子浓度与惯性效应相关的流体力学量、涡旋运动以及水平散度（对应于表面的可压缩性）之间的空间相关性。通过比较这些相关性，我们提出表面可压缩性是我们系统中主要的聚集机制。因此，尽管浮子并非被动标量且在变形表面上运动，但其情形类似于在近乎平坦的湍流自由表面上报道的被动标量情形。