中密度气-粒可压缩流中的湍流输运
流体动力学
2025-04-07 v1
摘要
本研究采用三维粒子分辨率仿真，对穿过固体粒子悬浮液的平面冲击波进行研究，以探讨由粒子尾流引起的气相速度波动，称为伪湍流。通过相互作用的动量和能量交换产生强耦合，形成不稳定尾流和冲击波在颗粒之间形成的间隙中。速度场的亥姆霍兹分解显示，伪湍流的绝大部分包含在由粒子尾流产生的矢量分量中，而伸缩分量对应于粒子帘下游边缘处的阻塞处。对伪湍动能（PTKE）进行一维相位平均统计，分析了流动发展各阶段的数值结果。观察到随着冲击波马赫数的增加，PTKE的减少是由于生产减少，与单相可压缩湍流一致。拉森应力的各向异性被发现在整个帘中相对恒定，并在所模拟的所有条件下保持一致。对PTKE预算的分析显示，湍流的绝大部分是通过阻力产生的，而且由粘性耗散所平衡。流向气相速度波动的能谱显示，在平均颗粒间距处开始一个仿射子域，并以的幂律衰减，在远小于粒径尺度的尺度处变陡为。提出了一个用于PTKE及其耗散的两方程模型。该模型在基于双流体的双曲式欧拉模型中实现，并与粒子分辨率仿真取得良好一致。
引用
@article{arxiv.2504.03061,
title = {Turbulence transport in moderately dense gas--particle compressible flows},
author = {Archana Sridhar and Rodney O. Fox and Jesse Capecelatro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.03061},
year = {2025}
}