关于湍流中粒子的泳动聚集
流体动力学
2016-10-19 v2
摘要
我们证明湍流中的扩散泳、热泳和趋化现象导致粒子在多分形集合上聚集，这可以用一个单一框架描述，适用于粒子尺寸远小于湍流最小长度尺度 的情况。为量化聚集，我们推导了在小于 尺度下成立的正对关联和分形维数。小体积内粒子数的统计是非泊松的，表现出与无关联粒子情形的偏离。对于大于 的尺度，我们预测对关联函数以拉伸指数衰减到 1。对于非均匀湍流情况，我们发现分形维数依赖于非均匀方向。通过进行由湍流重力流中盐度梯度诱导的扩散泳粒子聚集实验，我们证明了与理论相符的聚集。实验中的粒子尺寸与 相当，处于理论严格有效区域之外，表明理论预测转移到了这个实际相关的区域。这种聚集机制可为理解许多过程提供关键，例如海洋中海洋雪的形成和趋化细菌的人口动态。
引用
@article{arxiv.1510.02687,
title = {On phoretic clustering of particles in turbulence},
author = {Lukas Schmidt and Itzhak Fouxon and Dominik Krug and Maarten van Reeuwijk and Markus Holzner},
journal= {arXiv preprint arXiv:1510.02687},
year = {2016}
}