乱流中の慣性粒子の挙動のモード解析【JST・京大機械翻訳】

Esmaily-Moghadam Mahdi; Mani Ali

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202210676160700 整理番号：22P0040393

乱流中の慣性粒子の挙動のモード解析【JST・京大機械翻訳】

A modal analysis of the behavior of inertial particles in turbulence

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発行年： 2017年04月02日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2019年04月17日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

乱流におけるStokes抗力を受ける小さな重い慣性粒子のクラスタ化は,小さいおよび大きなStokes数で最小であり,St=O(1)で実質的であることが知られている。この非単調傾向は,計算的および実験的に示されているが,解析的に説明されていない。本研究では,この傾向を定量的に予測するLyapunov指数の解析式を得た。粒子の小雲の符号体積の変化の正規化速度である指数の和は,τ_Qが粒子緩和時間とQ_(τ)が粒子軌道に沿って計算した回転-と歪速度テンソルのノルムの間の差であると,小さいと大きいStokes数で,それぞれ負と正であると正確に予測されている。”τ_Q”とτ ̄-_1/2|Q| ̄1/4は,τ_Qが粒子緩和時間とQ_(τ)であると,τ_Qが粒子緩和時間とQ_(τ)である。さらに,軌道交差は,|Q| ̄-1/2でスケールするτを持つ十分に慣性の粒子に対してQ<0の双曲線流においてのみ予測された。交差の開始に続いて,クラスタ化から分散への遷移を正しく予測した。これらの挙動は3次元等方性乱流に対してユニークではなく,粒子クラスタ化の研究における基本的正準問題として現れる一次元モノ調和流によって密接に再現できることを示した。この1次元正準流の解析は,Lyapunov指数と粒子緩和時間の積として定量化されたクラスタ化の速度が,-1/2,双曲線流における極端な非線形性で挙動し,楕円流において常に正に残ることを示した。これらの知見を,著者らの解析から生じるが,直接数値シミュレーションによって裏付けられた。【JST・京大機械翻訳】

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, , , 【Automatic Indexing@JST】

層流,乱流,境界層 , 管内流 , 不均質流

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