漂亮的湍流对流现象

本视频展示了一个大型Rayleigh-Bénard流动的实验测量结果。

直径和高度为1.1 m（长宽比=1）的空气样本在容器顶部被水流冷却，而在容器底部通过电对其进行加热。空气中充满了微小的（380µm）充氦肥皂泡，由于其中性密度，理想情况下，这些肥皂泡会沿着水流流动，平均存活几分钟。气泡由一组大功率LED从上方照亮。

被照亮的气泡由六台摄像机从不同的观察方向成像，以30 Hz的频率记录气泡系统的投影。

根据不同的投影，粒子轨迹使用Shake-The-Box方法^[1]重构，该方法可以在高粒子图像密度下进行拉格朗日粒子跟踪。本次试验中跟踪了超过550.000个气泡。为了可视化和研究流动结构，使用FlowFit算法将拉格朗日数据插值到欧拉网格上^[2]，该数据同化方法应用Navier-Stokes方程进行正则化，以进一步提高示踪气泡采样外的空间分辨率。