重力导致的双分散惯性颗粒多尺度弥散的增强与抑制
流体动力学
2019-03-27 v1
摘要
利用直接数值模拟(DNS)，我们研究重力如何改变各向同性湍流中双分散惯性颗粒的多尺度弥散。该DNS的Taylor雷诺数，我们模拟了基于Kolmogorov时间尺度的Stokes数范围，并考虑Froude数和，分别对应强重力和无重力。双分散程度由颗粒Stokes数之差量化。我们首先考虑双分散颗粒对的均方位移，发现无重力时（即），在显著尺度范围内双分散导致均方位移增强。当时，由于两颗粒沉降速度差异大，相对弥散被重力进一步增强。然而，当时，重力抑制相对弥散，因为沉降速度贡献小，且重力抑制了颗粒动力学中的非局部贡献。为获得进一步认识，我们分别考虑垂直（平行于重力）和水平方向的相对弥散。正如预期，由于两颗粒沉降速度差异，垂直相对弥散可被重力强烈增强。然而，我们研究的一个关键发现是重力也能显著增强水平相对弥散。这一非平凡效应发生的原因是快速沉降颗粒沿其轨迹经历流体速度场的快速涨落，导致颗粒加速度和相对速度增强。对于足够大的初始颗粒间距……
引用
@article{arxiv.1808.01706,
title = {Enhanced and suppressed multiscale dispersion of bidisperse inertial particles due to gravity},
author = {Rohit Dhariwal and Andrew D. Bragg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.01706},
year = {2019}
}