含尘 Kolmogorov 流中的阻力增强
流体动力学
2021-04-13 v1
摘要
悬浮在流体中的颗粒施加的反馈力会显著影响流动，改变湍流阻力和速度涨落。我们在欧拉双向耦合模型框架下研究比载流流体更重的颗粒所引起的流动调制，其中颗粒由可压缩速度场输运的连续密度表示，并与流体相交换动量。我们在湍流 Kolmogorov 流的直接数值模拟中实现该模型，这一简化设置允许在无边界情况下研究动量平衡与湍流阻力。我们表明，平均流幅值与湍流强度随颗粒质量载荷的增加而减小，从而导致摩擦系数增强。令人惊讶的是，较小惯性颗粒的湍流抑制更强。我们通过将尘埃流方程在惯性消失极限下映射为有效强迫因颗粒存在导致流体密度增加而减小的牛顿流，来理解这一结果。我们还讨论了湍流电泳产生的负反馈，其缓解了颗粒（尤其是较大惯性颗粒）对湍流的影响。
引用
@article{arxiv.2006.09331,
title = {Drag enhancement in a dusty Kolmogorov flow},
author = {A. Sozza and M. Cencini and S. Musacchio and G. Boffetta},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.09331},
year = {2021}
}
备注
20 pages, 7 figures