湍流对小颗粒周围分层流的影响
流体动力学
2014-11-26 v4 大气与海洋物理
摘要
我们研究了密度分层流体围绕小平移粒子（无论是被动还是自推进）的湍流流动。最近发现 [A. M. Ardekani and R. Stocker, Phys. Rev. Lett. vol. 105, 084502 (2010)]，在没有湍流的情况下，熟悉的斯托克斯流会因分层而发生剧烈改变。分层引起的不均匀性“开启”了浮力，为流动引入了一个新的“截止”或“屏蔽”长度尺度，产生闭合流线以及更快（类指数）的速度衰减。然而，这一结果并未考虑背景湍流的潜在作用，而背景湍流在许多水生环境中是固有存在的。湍流混合密度，从而抵消了分层效应。在此，我们推导并求解了描述湍流混合、分层剂扩散与浮力之间相互作用的平流 - 扩散方程。我们推导出了弱背景湍流引起的涨落的精确表达式，并表明更强的湍流可以完全改变粒子周围的流动，抵消分层效应并恢复未分层的斯托克斯流。
引用
@article{arxiv.1301.6358,
title = {Impact of turbulence on the stratified flow around small particles},
author = {Itzhak Fouxon and Alexander Leshansky},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.6358},
year = {2014}
}
备注
the problem was re-visited following the critique of the anonymous Referee to take into account the effect of turbulence on background density stratification