定常均匀流中小球体的惯性力矩

各向异性粒子在流中如何旋转和取向取决于它们所受的流体动力学力矩。在此，我们通过数值求解 Navier-Stokes 方程，计算了均匀流中作用于小球体上的力矩。粒子形状从扁球体（轴比 $\lambda = 1/6$）变化到长球体（$\lambda = 6$），我们考虑了低至中等粒子 Reynolds 数（${\rm Re} \le 50$）。我们证明，理论上针对小粒子 Reynolds 数预测的力矩角度依赖性，在 Reynolds 数高达 ${\rm Re} \sim 10$ 时仍保持定性正确。然而，力矩的幅值小于理论预测值，且 ${\rm Re}$ 越大偏差越大。对于 Re 大于 $10$ 的情况，流经扁球体的流动结构变得更加复杂，导致与理论预测出现系统性偏差。总体而言，我们的数值结果为关于冰晶在湍流中沉降取向统计的近期理论提供了依据。