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Leppin, Leonhard A. ; Wilczek, Michael:
Capturing Velocity Gradients and Particle Rotation Rates in Turbulence.
In: Physical Review Letters.
Bd. 125
(2020)
Heft 22
.
- No. 224501.
ISSN 1079-7114
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.224501
Abstract
Turbulent fluid flows exhibit a complex small-scale structure with frequently occurring extreme velocity gradients. Particles probing such swirling and straining regions respond with an intricate, shape-dependent orientational dynamics, which sensitively depends on the particle history. Here, we systematically develop a reduced-order model for the small-scale dynamics of turbulence, which captures the velocity gradient statistics along particle paths. An analysis of the resulting stochastic dynamical system allows pinpointing the emergence of non-Gaussian statistics and non-trivial temporal correlations of vorticity and strain, as previously reported from experiments and simulations. Based on these insights, we use our model to predict the orientational statistics of anisotropic particles in turbulence, enabling a host of modeling applications for complex particulate flows.
Weitere Angaben
| Publikationsform: | Artikel in einer Zeitschrift |
|---|---|
| Begutachteter Beitrag: | Ja |
| Institutionen der Universität: | Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Theoretische Physik I > Lehrstuhl für Theoretische Physik I - Univ.-Prof. Dr. Michael Wilczek Profilfelder > Advanced Fields > Nichtlineare Dynamik Fakultäten Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut Fakultäten > Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik > Physikalisches Institut > Lehrstuhl Theoretische Physik I Profilfelder Profilfelder > Advanced Fields |
| Titel an der UBT entstanden: | Nein |
| Themengebiete aus DDC: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik |
| Eingestellt am: | 18 Feb 2022 12:22 |
| Letzte Änderung: | 18 Feb 2022 12:22 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/67607 |