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湍流射流中相干结构的基于分辨率模型的最佳涡流粘度。 (英语) Zbl 1493.76054号

小结:通过湍流平均流场的线性预解分析计算出的响应模式已被证明能够定性地捕捉到壁面剪切流和自由剪切流中观测到的湍流相干结构的特征。为了使这种预解模型具有预测性,必须关闭非线性强迫项。这样做的策略包括施加三元相互作用的自我一致集,提出各种源模型或通过湍流建模。对于后者,一些研究人员建议使用平均场涡流粘度对波动场线性作用。在本研究中,采用数据驱动的方法,通过推导最佳涡流粘度场,定量改进线性预解模型,该涡流粘度场最大化了主预解模式到能量最佳相干结构的投影,该相干结构是通过高保真模拟数据的谱本征正交分解(SPOD)导出的。我们使用大涡模拟数据库对亚音速、跨音速和超音速条件下的圆形等温射流进行了模拟,结果表明,最佳涡粘性大大提高了预解模式和SPOD模式之间的一致性,在射流表现出低阶响应的频率下达到了90%以上的一致性。然后,我们考虑涡流粘度的固定模型,并表明,通过校准单个常数,结果通常接近最佳值。特别是,使用具有单一系数的标准雷诺平均Navier-Stokes涡粘性预解模型,可以在三个湍流射流的SPOD和预解模式之间以及在能量最大的波数和频率之间取得实质性的一致。

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76F10层 剪切流和湍流
76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
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