当气泡群在浮力的推动下向上流过流体时,它们会在尾迹中产生复杂的流动模式。这些模式被称为“伪湍流”,其特点是不同大小的流的能量和它们发生的频率之间存在普遍的数学关系。这种关系现在已经通过3D模拟被广泛观察到,但不太清楚它是否仍然适用于2D气泡群。通过发表在EPJ E印度海德拉巴的TIFR跨学科科学中心的Rashmi Ramadugu和他的同事们表明,在二维模拟流体中,这种模式在低粘性流体的大规模流动中发生了变化。
该团队的发现解决了流体动力学模拟中的一个关键疏忽,并可以使从海洋学到声学等领域的研究人员改进他们的预测。过去,许多关于伪湍流的研究发现,在气泡表面张力、流体粘度和气泡与流体之间的密度比的大范围内,三维气泡群的统计特性仍然是普遍的。然而,在二维流体中,一种名为“逆能量级联”的效应使能量能够从小型流动转移到大型流动。在他们的研究中,Ramadugu的团队旨在首次调查这种机制的含义。
研究人员通过一种模拟方法获得了他们的结果,这种方法完全考虑了空间和时间上所有尺度的湍流,消除了他们对任何不可预测行为的近似需要。他们发现,虽然通常的伪湍流关系在更粘的流体中适用于更大的尺度;在较小的黏性较低的流体中,在较大的黏性流体中可以发现不同的行为。在这里,Ramadugu和他的同事们发现,在气泡群的尾迹中会发生反向能量级联;以及流动能量和频率之间的数学关系与之前观察到的不同。
期刊引用:
引用此页: