湍流对颗粒扩散的普遍对齐
摘要：湍流对局部浓度波动的涉及十分密切，从降雨滴成核到海洋浮游生物相互作用。这些波动可以通过考虑粒子对之间分离的变化来描述，也称为对分散，根据理查德森的理论，对分散认为遵循时间的立方增长。我们的研究揭示了扩散粒子相对速度和位置矢量之间的普遍、尺度不变的对齐，这个平均角度被证明是湍流的一个普遍常数。我们将这个平均角度的值与理查德森传统理论相连接，并与数值模拟和实验数据达成一致。虽然理查德森的立方区域仅观测到小的初始粒子分离，但平均角度的恒定性在整个湍流的不惯性范围内体现出来。因此，我们的研究通过一个几何范式揭示了湍流对分散的普遍性质，其有效性超越了经典理论，并为理解和建模输运和混合过程提供了一种新的框架。
作者：Ron Shnapp, Stefano Brizzolara, Marius M. Neamtu-Halic, Alessandro Gambino and Markus Holzner
论文ID：2208.00320
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-02