湍流混合对流驱动的拉格朗日粒子高效输运

当湍流对流与湍流剪切流相互作用时，对流细胞的核心与平均流方向对齐，这些细胞（跨越整个流域高度）可与靠近固体边界的运动发生相互作用。在本研究中，我们使用耦合的欧拉-拉格朗日直接数值模拟，对湍流通道流中的湍混对流条件下，靠近固体边界的液态鼓声事件和低速 streak 结构与流域内部的相干大尺度结构之间的相互作用，证明其导致强沉降拉格朗日粒子的显著垂直输运。我们表明，主要悬浮机制与强烈液态鼓声事件（典型特征为 $u'<0$ 和 $w'>0$ 的低速 streak 和发丝状旋流）相关，而次要悬浮则与沿平均剪切方向排列的大尺度浪结构（特征为 $w'>0$ 和 $\theta'>0$）密切相关。这种耦合在限制情况下（纯通道流或自由对流）中不存在，导致当 $\mathrm{Ri}_\tau$ 增加时，内部浓度曲线出现突增，使通道中点处的浓度约高出一个数量级。