惯性粒子在湍流中分布为具有随机强度的泊松点，引发聚团与超空穴
流体动力学
2017-07-26 v1
摘要
本工作使用点粒子近似考虑湍流中惯性粒子的分布。我们证明由粒子空间位置构成的随机点过程是一个具有对数正态随机强度（“对数高斯Cox过程”或LGCP）的泊松点过程。在小体积内具有有限数目粒子的概率由对数正态分布的特征函数给出。提供了由于粒子数离散性对先前推导的连续极限下粒子浓度统计的修正。这些与处理实验或数值数据相关。无粒子区域（即空穴）的概率对于惯性粒子大于示踪粒子，其中空穴根据泊松过程分布。此外，大空穴的概率仅随尺寸对数正态衰减。这表明粒子发生聚团，留下空穴。在不存在聚团的尺度上，仍可能存在空穴概率的增加，使得湍流空化强于聚团。所证明的分布的双随机性源于涨落的两步形成。首先，湍流以泊松型概率随机将粒子带到一起。然后，湍流压缩观察体积内粒子的体积。我们通过混沌ABC流中惯性粒子运动的数值观测证实了小体积内粒子数统计的理论。对聚团过程的改进理解可应用于预测反应粒子的长时间存活概率。我们的工作意味着，具有有限时间相关的弱可压缩流中的粒子分布是LGCP，与流统计的细节无关。
引用
@article{arxiv.1609.06140,
title = {Inertial particles distribute in turbulence as Poissonian points with random intensity inducing clustering and supervoiding},
author = {Lukas Schmidt and Itzhak Fouxon and Markus Holzner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1609.06140},
year = {2017}
}