物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年1月3日
(此版本)
, 最新版本 2025年6月10日 (v2)
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标题: 湍流解析积分模拟用于壁面受限流动
标题: Turbulence-Resolving Integral Simulations for Wall-Bounded Flows
摘要: 湍流模型的物理保真度可以通过部分解析脉动来显著受益,但这样做通常会带来计算成本的显著增加。 为了在壁面受限流动的背景下探索这种权衡,本文引入了一个用于湍流解析积分模拟(TRIS)的框架,其目标是通过由速度和压力的瞬时法向积分定义的二维场,高效地解析最大的运动。 使用从纳维-斯托克斯方程中得出的动量矩积分方程,并采用相对简单的闭合近似,展示了在开放渠道(半通道)流动中TRIS的自维持湍流,具有定性上现实的大尺度结构。 直接数值模拟(DNS)的证据表明,这种方法可以在任意高的雷诺数下解析35-40%的雷诺剪切应力。 当前TRIS的实现可以在单个处理器上仅用约1分钟的时间模拟一个流动,即使在非常大的雷诺数下也能达到这种分辨率。 这里展示的当前概念验证TRIS结果依赖于参数调优,并且观察到与DNS频谱的一些定量差异,这促使正在进行和未来的努力,以开发基于物理的闭合方法,并扩展到更一般的流动配置,如浸没物体上的边界层。
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