작은 기포가 포함된 난류 흐름은 많은 자연 및 산업 환경에서 흔히 발견됩니다. 수치 모델링 관점에서, 많은 수의 작은 기포를 직접 수치 시뮬레이션에서 처리하기 위해 전통적으로 일방 결합 패러다임에 의존합니다. 이 경우, 기포는 수동적으로 전파되며 상호작용이 없고, 비희석 조건을 암묵적으로 가정합니다. 여기에서는 유체에 대한 피드백과 기포 간 배제 부피 상호작용을 모두 고려하여 사방 결합된 기포를 연구합니다. 우리는 기포 단계에서 유체 단계로의 역작용이 대다수의 상황에서 에너지적으로 작게 유지되지만, 기포 간의 배제 부피 상호작용이 기포 동역학의 라그랑주 통계에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 발견했습니다. 기포의 부피 분율이 증가함에 따라, 강한 소용돌이 구조가 채워짐에 따라 기포의 선형 고소용돌이 지역에서의 선호 농도가 감소하는 것을 보여줍니다. 이는 Re_λ=O (10²)에서 약 1%의 부피 분율에서 발생합니다. 우리는 또한 라그랑주 속도 구조 함수 및 쌍 분산에 미치는 영향을 연구하며, 평균 분산 동작은 일방 결합 시뮬레이션에서 얻은 것과 근접하지만, 매우 작은 부피 분율에서도 기포 충돌의 명확한 신호를 구조 함수와 분산 분포에서 확인할 수 있음을 발견했습니다. 이 연구는 사방 결합이 중요해지는 조건에 대해 알려줄 뿐만 아니라, 기포를 사용하여 소규모 난류에서 일관된 소용돌이 구조를 탐색하고 궁극적으로 조작하는 새로운 방향을 열어줍니다.
Wit et al. (Sat,)는 이 질문을 연구했습니다.