携带颗粒的二相湍流流动是自然界和工业生产中常见的流动形式，如沙尘暴、大气中雨滴的形成、发动机中的喷雾燃烧等。大涡模拟方法通常用于预测单相湍流流动，近年来开始用于预测二相湍流，其优点是可以模拟颗粒与湍流相互作用的非定常过程。但大涡模拟方法只能求解大尺度的湍流运动，缺失的亚格子湍流对颗粒运动的影响是二相湍流流动大涡模拟方法没有解决的问题之一。

力学所非线性力学国家重点实验室的晋国栋副研究员与合作者研究了颗粒与亚格子湍流相互作用时间与大涡模拟滤波宽度和颗粒惯性的关系，发展了颗粒与亚格子湍流相互作用时间的模型。该模型给出封闭描述颗粒与亚格子湍流相互作用的郎之万随机微分方程的关键参数。有关结果最近发表在《国际多相流杂志》上（Int. J. Multiphase Flow, 36, 432-437,2010,  http://dx.doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2009.12.005）。

在此基础上，晋国栋副研究员与合作者研究了颗粒碰撞率受大涡模拟滤波宽度和颗粒惯性的关系，发现中、小惯性（Stokes数小于３）颗粒的碰撞率必须考虑亚格子运动的作用。该研究为进一步发展颗粒碰撞的亚格子模型打下了基础。有关结果最近发表在《流体物理》上（Phys. Fluids, 22,055106,2010, http://dx.doi.org/10.1063/1.3425627）。

该研究得到国家自然科学基金委、中科院重要方向项目和科技部973项目的支持。

LNM 供稿