准中性浮力惯性粒子的涡扩散率

我们研究由不可压缩零均值周期或稳态遍历流所携带的准中性浮力惯性粒子的大尺度输运性质。我们展示了如何围绕附加质量因子接近 unity 的极限，通过微扰展开从第一性原理计算大尺度指标，如惯性粒子终端速度与涡扩散率。在物理上，该极限对应于粒子质量密度恒定且数值接近同样恒定的流体质量密度的情况。我们的方法与通常的过阻尼展开不同，因为我们不假设热化与小尺度对流效应之间存在时间尺度分离。对于一般的不可压缩流，我们推导了决定终端速度与有效扩散率的辅助量的封闭形式单元方程。在平行流的特殊情形下，这些方程允许显式解析解。我们利用平行流表明，我们的方法能够阐明斯托克斯数约为 unity 时的终端速度与有效扩散率的行为。