气泡群穿越入射湍流上升所诱导的混合

本工作描述了一项关于高雷诺数空气泡群穿越近均匀各向同性湍流上升所诱导混合的实验研究。气泡注入前，载流流的气体体积分数$\alpha$和速度涨落$u'_0$分别在$0\leq \alpha \leq 0.93\%$和2.3 cm/s $\leq u'_0 \leq 5.5$ cm/s范围内变化，导致气泡参数$b$在[0, 1.3]范围内变化（$b = \frac{V_r^2 \alpha}{{u'}_0^2}$，其中$V_r$为相对上升速度）。水平方向的混合可以建模为具有有效扩散率$D_{xx}$的扩散过程。实验中观察到了两种不同的扩散机制，取决于湍流强度。在低湍流强度下，$D_{xx}$随气体体积分数$\alpha$增加而增大；而在高湍流强度下，$D_{xx}$的增强可忽略不计。当以连续气泡通过的时间尺度进行归一化时，有效扩散率可以建模为气体体积分数$\alpha^* \equiv \alpha/\alpha_c$的单一函数，其中$\alpha_c$为理论估计的临界气体体积分数。本探索性研究为模拟湍流中高雷诺数气泡诱导的混合提供了见解。