有限尺寸的中性浮力颗粒会发生团聚吗？
流体动力学
2012-01-30 v2
摘要
我们研究了中性浮力但直径显著大于载流耗散尺度的颗粒的优先聚集现象。已知此类颗粒的行为不同于流动示踪粒子（Qureshi et al., Phys. Rev. Lett. 2007），但它们是否会发生团聚仍是一个未决问题。为此，我们利用了一种新的湍流生成装置——拉格朗日探索模块（Lagrangian Exploration Module），该装置能在封闭水流中产生均匀各向同性湍流。流场中播撒了直径为 700\mum 的中性浮力颗粒，当驱动流场的叶轮旋转频率从 2 Hz 变化到 12 Hz 时，该直径对应于湍流耗散尺度的 4.4 至 17 倍，覆盖的 Stokes 数范围为 1.6 至 24.2。随后，我们采用 Monchaux 等人（Phys. Fluids 2010）最近提出的 Voronoi tessellation 分析方法，基于流场中心激光片拍摄的颗粒浓度场图像，研究了这些夹杂物的空间结构化特征。无论旋转频率如何，进而无论 Reynolds 数和 Stokes 数如何，均未发现颗粒发生团聚。因此表明，仅凭 Stokes 数不足以作为含颗粒流动中团聚趋势的指标。
引用
@article{arxiv.1201.4953,
title = {Do finite size neutrally buoyant particles cluster?},
author = {Lionel Fiabane and Romain Volk and Jean-Francois Pinton and Romain Monchaux and Alain Cartellier and Mickael Bourgoin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.4953},
year = {2012}
}