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小颗粒对分离时湍流中的颗粒径向分布函数和相对速度测量( Particle Radial Distribution Function and Relative Velocity Measurement in Turbulence at Small Particle-Pair Separations )
AL Hammond H Meng
悬浮颗粒在湍流中的碰撞速率对颗粒团聚和液滴聚并至关重要。碰撞核可以用粒子间的径向分布函数(RDF)和径向相对速度(RV)来评价。以前，由于粒子位置不确定性和图像重叠，最小的$R$被限制在大约Kolmogorov长度$eta$。我们报告了一种新的方法来测量接触附近的RDF和三维粒子跟踪测速采用四脉冲抖箱算法记录短的粒子轨迹，并将插值中点注册为粒子位置，以避免图像重叠。该策略进一步允许使用它们的特征假RV来去除不匹配的轨道。我们在直径为一米、泰勒雷诺数$Re_lambda=324$的各向同性湍流室内测量了RDF和RV,颗粒半径为12～16μ$m,斯托克斯数$0.7.在大范围内，$R$测量的RV与文献一致，当$Reta$时，RDF标度为$R^{-0.39}$反映了文献中多分散粒子的RDF标度，而当$Rlisproxeta$RDF标度为$R^{-6}$时，产生的近接触RDF比模拟高1000倍。这种极端的聚类和相对速度的增强可以归因于粒子-粒子的相互作用。不确定性分析证实了观察到的趋势。这是首次同时测量微小分离处的RDF和RV提供了一个清晰的一瞥，以了解湍流近接触中粒子的聚集和相对速度。
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