物理学 > 流体动力学
[提交于 2025年1月3日
(v1)
,最后修订 2025年6月10日 (此版本, v2)]
标题: 壁面受限流动的湍流解析积分模拟
标题: Turbulence-Resolving Integral Simulations for Wall-Bounded Flows
摘要: 湍流模型的物理保真度可以从部分解析波动中受益,但这通常伴随着计算成本的增加。 为了在壁面受限流动背景下探索这种权衡,本文引入了一种用于湍流积分模拟(TRIS)的框架,旨在通过二维、三分量表示的流动来高效解析最大的运动,该表示由速度和压力的瞬时法向积分定义。 使用从纳维-斯托克斯方程推导出的动量矩积分方程以及相对简单的封闭近似,在开通道(半通道)流动配置下,展示了具有定性真实大尺度结构的自我维持湍流的TRIS。 来自直接数值模拟(DNS)的证据表明,对于摩擦雷诺数在180到5200之间的湍流,TRIS理论上可以解析35-40%的湍流摩阻增强,且不随雷诺数出现显著的减小或增加。 当前的TRIS实现可以在单处理器上约1分钟内完成一个时间上的流动模拟,即使对于非常大的雷诺数也是如此。 该框架促进了预测统计与DNS数据的详细苹果对苹果比较。 在摩擦雷诺数为395和590的比较显示,TRIS生成了相对准确的流动表示,同时突出了需要改进封闭模型的差异。 开放通道流动的现有结果代表了TRIS作为一种新的壁面受限湍流建模方法的概念验证,激励将其扩展到更一般的流动配置,例如浸没物体上的边界层。
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