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小固定球修正的均匀各向同性湍流的粒子重求解直接数值模拟。 (英语) Zbl 1462.76081号

小结:考虑了一个由64个固定的非斯托克斯球形小颗粒修正的统计平稳均匀各向同性湍流。颗粒直径约为科尔莫戈洛夫长度标度的两倍,而颗粒体积分数为0.001。相应空载流的泰勒雷诺数为32。基于不可压缩Navier-Stokes方程在笛卡尔网格上重叠的64个球面网格上的离散化,通过直接数值模拟获得了颗粒流。整体(空间和时间平均)湍流动能衰减约9%,这比预期的要小。粒子表面的湍流耗散率提高了两个数量级。总耗散的5%以上仅发生在0.1%的流域中。计算了湍流动能的收支,作为到最近粒子中心距离的函数。预算说明了相对远离粒子的能量是如何被输送到粒子表面的,在那里,能量被(局部增强的)湍流耗散率耗散。流向颗粒的能量通量主要由距离颗粒相对较远的湍流传输、距离颗粒非常近的粘性扩散以及中间重要区域的压力扩散所控制。计算了压力、速度和速度梯度的偏斜度和平坦度因子。纵向速度梯度的整体平坦因子(表征小尺度的间歇性)增加了6倍。此外,还进行了基于Schiller-Naumann阻力相关性的若干点粒子模拟。点粒子模拟的后验检验(以粒子重新解析的结果为标准进行比较)表明,在这种情况下,点粒子模型能够很好地捕捉到粒子引起的湍流衰减和湍流耗散率的分数,前提是(任意)适当地选择每个粒子力分布的流体体积的大小。

MSC公司:

76F05型 各向同性湍流;均匀湍流
76英尺65英寸 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
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全文: 内政部

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