Neue Forschungser­gebnisse von Fabian Kleischmann & Bernhard Vowinckel im Journal of fluid mechanics

Eine aktuelle Studie von Fabian Kleischmann & Bernhard Vowinckel zusammen mit Paolo Luzzatto-Fegiz und Eckart Meiburg von der UC Santa Barbara (USA) präsentiert numerische Simulationen der Wechselwirkung zweier identischer Partikel in einer viskosen Flüssigkeit, wenn diese einem oszillierenden (monochromatischen) Strömungsfeld ausgesetzt sind. Um die Einflüsse der Partikelträgheit gezielt zu analysieren, wird die Strömung um die Partikel herum exakt aufgelöst, während die Schwerkraft vernachlässigt wird. Dabei werden sowohl der Abstand zwischen den Partikeln als auch die Frequenz der Strömung systematisch variiert. Es zeigt sich, dass sich die Partikel je nach Parametern entweder anziehen oder abstoßen. Dieses Verhalten tritt konsistent bei allen drei untersuchten Dichteverhältnissen auf. Ein universeller Schwellenwert, der einem Potenzgesetz folgt, markiert den Übergang zwischen Anziehung und Abstoßung. Eine Analyse der Strömungsmuster zeigt, dass von den Partikeln erzeugte Wirbel eine zentrale Rolle spielen. Auf dieser Grundlage wird ein Kriterium entwickelt, das auf der Zirkulation basiert und zuverlässig zwischen attraktiven und repulsiven Wechselwirkungen unterscheidet.