三维浮力驱动泡状流中的液体速度涨落与能谱

我们针对一系列雷诺数（$\Rey$）与阿特伍德数（$\At$）下的浮力驱动泡状流中的伪湍流，给出了直接数值模拟（DNS）研究。我们研究了水平与竖直液体速度涨落的概率分布函数，发现其与实验定量一致。能谱在高 $\Rey$ 下呈现 $k^{-3}$ 标度，并在降低 $\Rey$ 时变得更陡。为探究流中的谱传输，我们推导了逐尺度能量收支方程。分析表明，对于小于气泡直径的尺度，由表面张力引起的净产生与动能通量平衡黏性耗散，从而给出低 $\At$ 与高 $\At$ 下能谱的 $k^{-3}$ 标度。