基于粒子解析 DNS 的均匀各向同性湍流中 cohesive 颗粒脱凝聚研究

本研究利用粒子解析直接数值仿真 (DNS) 探讨了在均匀各向同性湍流中团聚体的破碎问题。所考察的单个团聚体由 500 个等径单球形颗粒组成，这些颗粒通过浸入边界法耦合软球离散元模型与湍流流场进行相互作用。考察了 various 湍流湍流数和粘合水平，以评估其对破碎行为的影响。通过分析局部流动结构和流体应力，提供了对破碎机制的深入见解。识别出应变支配区域是颗粒侵蚀起始和传播的主要贡献者。演示了粒子解析仿真框架在捕捉这些物理过程细节方面的优势。分析了预测的碎片大小分布和破碎模式，结果表明侵蚀驱动的破碎是主导机制。定量分析了碎片数量的时间演化及主要团聚体结构。评估了破碎速率及其基于修改黏附数的依赖关系，揭示了呈幂律衰减的规律，这与文献中报告的总体趋势一致。此外，碎片喷出方向的分析显示，其强烈 alignment 于局部变形平面——该平面由最扩展和最压缩应变率特征向量张成——表明破碎源于流动拉伸与压缩之间的相互作用。这些结果为开发面向高效但较粗糙仿真方法（如点粒子 Euler--Lagrange 预测，其中以有效球体表示团聚体，或 Euler--Euler 模拟）的 physics-informed 破碎核模型做出了贡献。