抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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三次元Voronoi解析を用いて,直接数値シミュレーションを用いて等方性乱流における小,沈降,慣性粒子の局所動力学を調べた。TaylorReynolds数[数式:原文を参照],Froude数[数式:原文を参照]([数式:原文を参照]はKolmogorov加速度,gは重力による加速度),およびKolmogorovスケールStokes数[数式:原文を参照]を独立に変化させた。動径分布関数のような粒子クラスタ化の大域的測度を用いた以前の結果と一致して,小さいVoronoi体積(最もクラスタ化した粒子に対応)に対して,挙動はStとFrに強く依存するが,[数式:原文を参照]には弱く依存することを見出した。しかし,より大きなVoronoi体積(ボイド領域)は,[数式:原文を参照]の場合でも,[数式:原文を参照]に対して非常に強い依存性を示し,これは,以前に報告されたVoronoi体積の標準偏差の感度の原因であることを示した。また,沈降パラメータ[数式:原文を参照]が増加するにつれて,粒子沈降速度への最大寄与は,より大きいVoronoi体積と関連することを示した。沈降慣性粒子の加速統計の局所解析により,クラスタ化粒子は重力方向に正味加速を経験するが,ボイド領域の粒子は反対を経験することを示した。しかし,粒子加速度分散は,重力の有無にかかわらず,Voronoi体積の凸関数であり,それは,Voronoi体積と乱流スケールのサイズの間の非自明な関係を示すように思われる。慣性粒子位置における流体加速度の分散に対する結果は,Kolmogorov加速度の二乗の次数であり,Voronoi体積には弱く依存した。これらの結果は,流体加速度がゼロ(または少なくとも小さい)の特別な領域にクラスタ化粒子が存在することを期待する乱流における粒子クラスタ化に対する「掃引スティック」機構に疑問を呼んでいる。次に,体積がある閾値より小さい結合Voronoiセルの領域であるクラスタにおける粒子の性質を考察した。結果はクラスタの自己相似性を示し,クラスタ体積の統計はStに弱く依存し,Frと[数式:原文を参照]に強く依存することを示した。最後に,流れにおける全ての粒子の平均沈降速度をクラスタ内のそれらと比較し,クラスタ中のそれらが以前の研究と一致して非常に速く沈降することを示した。しかし,この差は[数式:原文を参照]の増加と共に著しく成長し,Frに対して非単調な依存性を示すことも見出した。しかし,粒子の運動エネルギーは,それらがクラスタ内にあるか否かにかかわらず,粒子に対してほとんど同じである。Copyright 2020 The American Physical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
