斯普林格 信用:CC0公共领域 当成群的气泡被它们的浮力向上推动穿过流体时,它们会在尾流中产生复杂的流动模式
这些模式被命名为“伪湍流”,其特征是不同大小的流的能量和它们出现的频率之间的普遍数学关系
这种关系现在已经通过三维模拟得到了广泛观察,但尚不清楚它是否仍然适用于二维气泡群
通过发表在《EPJ》杂志上的研究,拉什米·拉马独孤和他在印度海得拉巴的TIFR跨学科科学中心的同事们表明,在二维模拟流体中,这种模式在粘性较小的流体中的大规模流动中会发生变化
该团队的发现解决了流体动力学模拟中的一个关键疏忽,并可能使从海洋学到声学领域的研究人员改进他们的预测
过去,许多伪湍流研究发现,三维气泡群的统计特性在大范围的气泡表面离子数、流体粘度和气泡与流体之间的密度比上保持普遍
然而,在二维流体中,一种叫做“反向能量级联”的效应使能量从小规模流动转移到大规模流动
在他们的研究中,拉马独孤的团队首次致力于研究这一机制的含义
研究人员通过一种模拟方法获得了他们的结果,这种方法充分考虑了空间和时间上所有尺度的湍流,消除了他们近似任何不可预测行为的需要
他们发现,虽然通常的伪湍流关系在更大的尺度上适用于更粘的流体;在较小尺度的粘性流体中,在较大尺度的粘性流体中可以发现不同的行为
在这里,拉马独孤和他的同事们发现在气泡群的尾流中出现了一个反向的能量级联;以及不同于先前观察到的流动能量和频率之间的数学关系
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