被动扩散中的拉格朗日流网络：轨迹粒子与有限尺寸粒子
流体动力学
2024-07-26 v1
摘要
海洋中生物体(如幼虫、种子或腐叶物)以及工业流体中的颗粒的输运与分布常被近似为轨迹粒子的输运。我们进行理论性检验，评估这种近似的准确性，通过研究嵌入开放水动力流场中不同岛屿之间惯性粒子的输运，以构建反映岛屿之间连通性的拉格朗日流网络。为此，我们构建二维运动学流场，允许在任意方向的流中任意位置放置任意数量的岛屿。为考虑流中的混合现象，在每个岛屿的尾流中加入 von Kármán 涡旋街。我们表明，构成拉格朗日流网络各链路的惯性粒子输运概率本质上取决于粒子特性（即斯特克斯数）、流动特性以及岛屿布局的几何构成。我们发现，气溶胶与气泡之间存在显著的分离。通过比较惯性粒子的可移动性与轨迹粒子或中性浮力粒子的可移动性，可以看出，轨迹近似可能并不总能准确预测运动概率。这可能导致对海洋生物、种子、腐叶物或工业流体中颗粒命运的预测不一致。
引用
@article{arxiv.2407.18139,
title = {Lagrangian flow networks for passive dispersal: tracers versus finite size particles},
author = {Deoclécio Valente and Ksenia Guseva and Ulrike Feudel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.18139},
year = {2024}
}