湍流中粒子在涡旋区域停留多长时间？
流体动力学
2017-04-06 v1
摘要
通过对受迫、三维不可压缩 Navier-Stokes 方程中统计稳态、均匀各向同性湍流输运的粒子进行直接数值模拟 (DNS)，我们获得了 Lagrange 示踪粒子或重惯性粒子在湍流的涡旋主导区域或应变主导区域停留时间的概率分布函数 (PDF)。我们利用速度梯度张量的两个不变量 和 来区分流场的涡旋主导区域和应变主导区域，并根据流场的拓扑将 平面划分为四个不同区域；在这四个区域中，两个对应于流场的涡量主导区域，两个对应于应变主导区域。我们获取示踪粒子和重惯性粒子轨迹上的 和 ，并求出它们在 平面四个区域之一中停留的时间 。我们发现，对于示踪粒子和重惯性粒子，在所有四个区域中 的 PDF 均呈现指数衰减的尾部。从这些 PDF 中，我们提取了特征时间尺度，这有助于我们量化此类粒子在流场的涡旋或应变主导区域中停留的时间。
引用
@article{arxiv.1609.02601,
title = {How long do particles spend in vortical regions in turbulent flows?},
author = {Akshay Bhatnagar and Anupam Gupta and Dhrubaditya Mitra and Rahul Pandit and Prasad Perlekar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.02601},
year = {2017}
}