物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年1月5日
(v1)
,最后修订 2025年4月7日 (此版本, v2)]
标题: 强迫两相湍流的定态
标题: Stationary states of forced two-phase turbulence
摘要: 在本工作中,我们对强制两相各向同性湍流进行了数值模拟,以研究两相混合物的稳态。我们首先提出了三种不同的方法来强制两相湍流,以保持恒定的(a)混合物动能,(b)混合物动能+表面能,以及(c)各相的动能,并研究它们对系统最终稳态的影响。我们表明,强制两相系统消除了在两相湍流模拟中第二相初始化时的任意性。接下来,我们研究了在不同密度比($10^{-3}$到$10^3$)和粘度比($10^{-3}$到$10^3$)、空隙率(稀释到密集区域)以及韦伯数(破裂和非破裂区域)下,两相混合物在稳态下的全局统计特性。我们采用了一种空间滤波方法,适用于不可压缩/可压缩两相流动的一般情况,以计算各相的能量谱并研究湍流动能在不同尺度上的分布。我们发现界面表现得像一个软墙,抑制了涡旋在分散相内部的适应。最后,我们表明,在相同的载流相全局条件下,气泡和液滴表现出不同的湍流特征,气泡内部的湍流强度更高,而液滴则表现出类似固体颗粒的弹道行为。这项研究为稳态两相湍流奠定了基础,可用于进一步分析以及开发更大规模两相湍流模拟的亚网格尺度模型。
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