追踪湍流中轻质磁性颗粒的旋转

颗粒负载湍流涉及分散相与连续相之间的复杂相互作用。鉴于颗粒可以表现出多种性质，如不同的密度、大小和形状，它们与流动的相互作用可能导致湍流的各种改变。因此，理解颗粒动力学是揭示多相系统行为的必要第一步。在颗粒动力学的背景下，精确解析旋转运动比平动运动更具挑战性。我们提出了一种实验方法，用于追踪尺寸远小于泰勒微尺度（通常比它们悬浮其中的湍流的科尔莫戈罗夫尺度大一个数量级）的球形、轻质、磁性颗粒的旋转运动。该方法仅使用从单个相机获取的二维图像，就能完全解析颗粒角速度的所有三个分量。这项技术使得能够详细研究同时受到小尺度湍流结构和外部磁场作用的磁性颗粒的旋转动力学。除了推进湍流中颗粒动力学的研究外，这种方法还为通过外部施加的磁场主动调制湍流开辟了新的可能性。