各向同性湍流中手性偶极子的优先旋转
流体动力学
2016-10-12 v1
摘要
呈手性偶极子形状的颗粒在三维均匀各向同性湍流中表现出优先旋转。手性偶极子由一根杆组成，两端各有一个旋向相反的螺旋。我们可以利用3d打印制造这些长度处于惯性范围的颗粒，并追踪它们在振荡网格间湍流中的旋转。高纵横比手性偶极子将与应变率张量的拉伸特征向量对齐，其螺旋端会通过绕长轴自旋来响应应变场。测得的自旋速率的均值非零，反映了颗粒所经历的平均拉伸。我们利用纯应变流中手性偶极子的斯托克斯动力学模拟来量化自旋对颗粒形状的依赖关系。基于已知的纯应变响应，我们建立了一个模型，利用高分辨率直接数值模拟得到的拉格朗日速度梯度给出小手性偶极子的自旋速率。该模型确定的手性偶极子自旋统计量与实验中大得多的手性偶极子的测量自旋表现出惊人的一致性。
引用
@article{arxiv.1602.07413,
title = {Preferential rotation of chiral dipoles in isotropic turbulence},
author = {Stefan Kramel and Saskia Tympel and Federico Toschi and Greg A. Voth},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.07413},
year = {2016}
}