非均匀湍流热对流中的粒子对扩散

由于大尺度流动的非均匀性及温度效应，热对流中湍流的小尺度结构仍是一个活跃的研究领域，特别是在考虑复杂的 Lagrangian 统计时。我们在 Rayleigh-Bénard 对流盒中实验研究了 Lagrangian 粒子对扩散（Lagrangian 湍流的典型问题之一）。在水平流体层上施加足够大的温差以观测湍流。我们在包含部分大尺度环流（LSC）的大测量体积内对亚毫米粒子进行 Lagrangian 跟踪，揭示了一些显著的非均匀性。我们的研究为理解湍流热对流带来了几点新见解： 通过将粒子的 Lagrangian 动力学分解为 LSC 贡献与湍流脉动，我们强调了两者对粒子对扩散的相对影响； 利用相同的分解，我们由粒子对统计估计了 Eulerian 二阶速度结构函数，并表明在移除 LSC 贡献后，剩余统计恢复了通常的均匀各向同性行为，这些行为由局部能量耗散率控制，以区别于经典用于表征热对流湍流的全局耗散率； 我们重新审视了粒子扩散的超扩散 Richardson-Obukhov 情形，并提出了 Richardson 常数的改进估计值。