强迫两相湍流的平稳态

本文进行了对强迫两相各向同性湍流的数值模拟，以研究两相混合物的平稳态。我们首先提出了三种不同的方法来强迫保持常数的两相湍流流动：(a) 混合动能恒定，(b) 混合动能+表面能恒定，和(c) 各相动能恒定，并研究这些方法对系统最终平稳态的影响。我们表明，强迫两相系统消除了两相湍流模拟中对第二相初始化的任意性。接下来，我们研究了在平稳态下，针对不同的密度比($10^{-3}$至$10^3$)、粘度比($10^{-3}$至$10^3$)、空隙率（从稀疏到稠密）以及韦伯数（破碎与非破碎 regimes）时，两相混合物的全局统计。我们采用一种适用于一般情况的无粘性/可压缩两相流的空间滤波方法来计算每个相的能谱，并研究湍流动能在各尺度上的分布。我们发现，界面充当柔性墙，阻止湍流结构在分散相内部的适应。最后，我们表明在相同的全局载流相条件下，气泡和液滴 exhibit 不同的湍流特征，其中气泡内部表现出更高的湍流强度，而液滴以类似固体颗粒的弹性方式存在。这项研究为两相湍流的平稳状态提供了基础工作，可用于进一步分析和开发用于更大尺度两相湍流模拟的亚网格尺度模型。