湍流中轻粒子的拉格朗日统计
流体动力学
2012-05-30 v2
摘要
我们研究了均匀各向同性湍流中轻粒子（水中的微气泡）的拉格朗日速度与加速度统计。直径为340微米、Stokes数在0.02至0.09之间的微气泡，被分散在Taylor-Reynolds数（Re）范围为160至265的湍流水洞中。我们采用三维粒子跟踪测速技术（PTV）重建了气泡轨迹。研究发现，微气泡加速度的概率密度函数（PDFs）表现出高度非高斯行为，其平坦度值在23至30之间。加速度平坦度值随Re呈现增加趋势，这与先前的实验（Voth等，JFM，2002）和数值模拟（Ishihara等，JFM，2007）结果一致。与风洞实验中的示踪粒子（Ayyalasomayajula等，Phys. Fluids，2008）和重粒子（Ayyalasomayajula等，Phys. Rev. Lett.，2006）相比，这些加速度PDFs表现出更高的间歇性。此外，随着Re的增加，微气泡加速度自相关函数的退相关变慢。我们还将结果与von Karman流实验以及具有周期性边界条件的点粒子直接数值模拟进行了比较。
引用
@article{arxiv.1109.0188,
title = {Lagrangian statistics of light particles in turbulence},
author = {Julian Martinez Mercado and Vivek N. Prakash and Yoshiyuki Tagawa and Chao Sun and Detlef Lohse},
journal= {arXiv preprint arXiv:1109.0188},
year = {2012}
}
备注
13 pages, 9 figures, revised manuscript