近期，南科大力学与航空航天工程系万敏平教授课题组关于可压缩湍流场中的颗粒多相流动的研究工作取得重要进展，相关成果以”Acceleration statistics of tracer and light particles in compressible homogeneous isotropic turbulence”为题在流体力学顶级期刊Journal of Fluid Mechanics上发表。博士生王响军为第一作者，万敏平教授为通讯作者。南科大是论文第一署名单位。
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图1. 不同Mt情况下，示踪粒子（Tracer）与轻粒子（Light）的加速度平坦度（Flatness） |
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图2. 不同Mt情况下，示踪粒子（Tracer）与轻粒子（Light）的加速度偏斜度（Skewness） |
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图3. 不同Mt情况下（a：Mt=0.64，b：Mt=1.0），轻粒子的空间分布和流场结构 |
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多相流动在我们的生活与生产以及自然界中十分常见，如：云层中雨滴的成长，河流中泥沙的沉降，我们身边的沙尘暴天气甚至宇宙天体中超新星的爆炸等。与不可压缩流动相比，浸没于可压缩流动中的微小颗粒由于流场的可压缩性以及激波结构的存在，其动力学特性可能会呈现出许多独特的现象。本文通过直接数值模拟主要研究了可压缩均匀各向同性湍流中示踪粒子与轻粒子的加速度特性。研究发现：与示踪粒子十分不同，湍流马赫数Mt<1.0范围内，轻粒子加速度的平坦度（Flatness）随着Mt的增加是先增加而后减小（见图1），而其加速度的偏斜度（Skewness）是先减小后增大（一直小于零），如图2所示。在较高Mt情况下，轻粒子加速度平坦度的减小是粒子向激波结构附近大量聚集造成的，而偏斜度的增加是大量轻粒子在激波附近出现速度反向现象造成的。
