在衰减和统计平稳的三维均匀和各向同性湍流中,研究了拉格朗日平均Navier–Stokes(LANS-α)方程的湍流计算能力。通过与直接数值模拟(DNS)数据和大涡模拟进行比较,分析了LANS-α计算的结果。研究了中、高雷诺数下两种不同的衰减湍流情况。在统计平稳湍流中,采用了两种不同的强迫技术来模拟含能尺度的能量学。通过将LANS-α的能谱与DNS计算进行比较,对解析流进行了检查。通过与DNS数据的比较,分析了LANS-α方程的能量传递和表征能量后向散射的能力。此外,还研究了涡度与应变张量分解率特征向量之间的相关性。我们发现,LANS-α方程捕捉了水流的总体特征,而α尺度以下的波浪活动被能量的非线性再分配所过滤。

1
钢筋混凝土。
罗加洛
第页。
莫因
, “
湍流的数值模拟
,“
每年。Rev.流体机械。
16
,
99
(
1984
).
2
C.Canuto、M.Y.Hussaini、A.Quarteroni和T.A.Zang,流体动力学中的谱方法《计算物理中的Springer系列》(Springer-Verlag,柏林,1988年)。
三。
D.K.Lilly,“数值实验中小尺度湍流的表示”IBM环境科学科学计算研讨会论文集(IBM,White Plains,NY,1967),第195-210页。
4
J。
司马格林斯基
, “
原始方程的一般循环实验
,“
月份。我们。版次。
91
,
99
(
1963
).
5
J·W·。
迪尔多夫
, “
大雷诺数下三维紊流槽道流动的数值研究
,“
J.流体力学。
41
,
453
(
1970
).
6
美国。
舒曼
, “
平面通道和环空湍流有限差分模拟的子网格尺度模型
,“
J.计算。物理学。
18
,
376
(
1975
).
7
A。
伦纳德
, “
湍流大涡模拟中的能量级联
,“
高级地球物理。
18
,
237
(
1974
).
8
O.J.公司。
麦克米兰
J.H。
费齐格
, “
亚脊尺度模型的直接测试
,“
美国汽车协会J。
17
,
1340
(
1979
).
9
西海岸。
雷诺
,
注册会计师。
克拉克
、和
J.H。
弗齐格
, “
使用精确模拟的湍流评估亚脊尺度模型
,“
J.流体力学。
91
,
1
(
1979
).
10
J.Bardina、J.H.Ferziger和W.C.Reynolds,“基于均匀、不可压缩湍流大涡模拟的改进湍流模型”,报告TF-19,斯坦福大学机械工程系热力学系,加利福尼亚州斯坦福,1983年。
11
C、。
梅内沃
J。
卡茨
, “
用于大涡模拟的尺度不变性和湍流模型
,“
每年。Rev.流体机械。
32
,
1
(
2000
).
12
M。
德国
,
美国。
皮奥梅利
,
第页。
莫因
、和
重量小时。
卡伯特
, “
动态亚网格尺度涡粘性模型
,“
物理学。流体A
,
1760
(
1991
).
13
钢筋混凝土。
里夫林
, “
非牛顿流体流动与湍流牛顿流动的关系
,“
问:申请。数学。
15
,
212
(
1957
).
14
P.J.公司。
石匠
, “
大涡模拟:技术评论
,“
Q.J.R.Meteorol公司。Soc公司。
120
,
1
(
1994
).
15
M。
勒西厄尔
O。
梅塔伊斯
, “
大规模仿真的新趋势
,“
每年。Rev.流体机械。
28
,
45
(
1996
).
16
T·J·R。
休斯
,
L。
马泽伊
、和
英国工程师。
詹森
,“大涡模拟和变分多尺度方法”,《科学计算与可视化》, 47 (2000).
17
T·J·R。
休斯
,
L。
马泽伊
,
答:A。
奥伯莱
、和
答:A。
沃伊
, “
大涡模拟的多尺度公式:均匀各向同性湍流的衰减
,“
物理学。流体
13
,
505
(
2001
).
18
T·J·R。
休斯
,
答:A。
奥贝拉伊
、和
L。
马泽伊
, “
用变分多尺度方法模拟湍流槽道流动
,“
物理学。流体
13
,
1784
(
2001
).
19
S.S.公司。
科利斯
, “
多尺度湍流建模中未解析尺度的监测
,“
物理学。流体
13
,
1800
(
2001
).
20
D.D.博士。
霍尔姆
,
J·E。
马斯登
、和
T.S.公司。
拉齐乌
, “
具有非线性色散的理想流体的Euler–Poincaré模型
,“
物理学。修订稿。
80
,
4173
(
1998
).
21
J·E。
马斯登
美国。
希科勒
, “
有界区域上拉格朗日平均Navier–Stokes(LANS-α)方程的全局适定性
,“
程序。R.Soc.伦敦
359
,
1449
(
2001
).
22
D.D.博士。
霍尔姆
,
J·E。
马斯登
、和
T.S.公司。
拉齐乌
, “
Euler–Poincaré方程和半直积及其在连续介质理论中的应用
,“
高级数学。
137
,
1
(
1998
).
23
美国。
希科勒
, “
微分同胚群的几何和曲率H(H)1度量和平均流体力学
,“
J.功能。分析。
160
,
337
(
1998
).
24
J·E。
马斯登
,
T。
拉齐乌
、和
美国。
希科勒
,“平均欧拉方程的几何和分析以及一个新的微分同胚群”,Geom。功能。分析。10, 582 (2000).
25
美国。
希科勒
, “
带边界流形的微分同态群与流体的平均运动分析
,“
J.差异几何。
55
,
145
(
2000
).
26
S.Y.公司。
,
D.D.博士。
霍尔姆
,
L.G.公司。
Margoin公司
、和
R。
, “
Navier–Stokes alpha模型的直接数值模拟
,“
物理D
133
,
66
(
1999
).
27
K.Mohseni、S.Shkoller、B.Kosovic和J.Marsden,“使用拉格朗日平均Navier-Stokes方程对强迫均匀湍流的数值模拟”,美国航空航天局论文2001-26452001。
28
G.公司。
贝洛特伯爵
美国。
Corrsin公司
, “
使用收缩来改善网格生成湍流的各向同性
,“
J.流体力学。
25
,
657
(
1966
).
29
G.公司。
贝洛特伯爵
美国。
Corrsin公司
, “
网格生成各向同性湍流中全带和窄带速度信号的简单欧拉时间相关
,“
J.流体力学。
48
,
273
(
1971
).
30
K.Mohseni、S.Shkoller、B.Kosovic、J.Marsden、D.Carati、A.Wray和R.Rogallo,《使用拉格朗日平均Navier–Stokes方程对均匀湍流进行数值模拟》2000年夏季计划会议记录,美国航空航天局艾姆斯/斯坦福大学,2000年,第271–283页。
31
J·E。
马斯登
美国。
希科勒
,“各向异性平均欧拉方程”,Arch。定额。机械。分析。
32
C、。
福亚斯
,
D.D.博士。
霍尔姆
、和
E.S.公司。
蒂蒂
,“三维粘性Camassa–Holm方程及其与Navier–Stokes方程和湍流理论的关系”,J.Dyn。微分方程。14, 1 (2002).
33
M。
奥利弗
美国。
希科勒
, “
作为二级非牛顿流体的涡方法
,“
Commun公司。部分差异。埃克。
26
,
91
(
2001
).
34
美国。
希科勒
, “
二维欧拉方程和二级流体方程的光滑全局拉格朗日流
,“
申请。数学。莱特。
14
,
539
(
2001
).
35
A。
合唱
, “
微粘性流动的数值研究
,“
J.流体力学。
57
,
785
(
1973
).
36
C.S.公司。
Peskin公司
, “
不可压缩Navier–Stokes方程的随机解
,“
欧洲物理学。J.答
38
,
845
(
1985
).
37
G.I.公司。
泰勒
, “
湍流频谱
,“
程序。R.Soc.伦敦,Ser。A类
164
,
476
(
1938
).
38
S.Y.公司。
,
C、。
福亚斯
,
D.D.博士。
霍尔姆
,
E.公司。
奥尔森
,
E.S.公司。
蒂蒂
、和
美国。
韦恩
, “
Camassa–Holm方程作为湍流通道和管道流动的闭合模型
,“
物理学。修订稿。
81
,
5338
(
1998
).
39
C、。
福亚斯
,
D.D.博士。
霍尔姆
、和
E.S.公司。
蒂蒂
, “
流体湍流的Navier–Stokes-α模型
,“
物理D
152
,
505
(
2001
).
40
S.Y.公司。
,
C、。
福亚斯
,
D.天。
霍尔姆
,
E.公司。
奥尔森
,
E.S.公司。
蒂蒂
、和
美国。
韦恩
, “
Camassa–Holm方程和湍流
,“
物理D
133
,
49
(
1999
).
41
S.Y.公司。
,
C、。
福亚斯
,
D.D.博士。
霍尔姆
,
E.公司。
奥尔森
,
E.S.公司。
蒂蒂
、和
美国。
韦恩
, “
Camassa–Holm方程与渠道和管道中湍流之间的联系
,“
物理学。流体
11
,
2343
(
1999
).
42
J·L·。
勒姆利
, “
朝向湍流本构关系
,“
J.流体力学。
41
,
413
(
1970
).
43
S.B.公司。
教皇
, “
一个更普遍的有效粘度假说
,“
J.流体力学。
72
,
331
(
1975
).
44
C.G.公司。
斯佩齐亚莱
, “
湍流的非线性k-l和k-ε模型
,“
J.流体力学。
178
,
459
(
1987
).
45
C.G.公司。
斯佩齐亚莱
, “
湍流中雷诺应力闭合发展的分析方法
,“
每年。Rev.流体机械。
23
,
107
(
1991
).
46
A。
吉泽瓦
, “
雷诺应力偏离涡流粘度表示的统计分析
,“
物理学。流体
27
,
1377
(
1984
).
47
R。
鲁宾斯坦
J.米。
巴顿
, “
非线性雷诺应力模型和重整化群
,“
物理学。流体A
2
,
1472
(
1990
).
48
A.Leonard和G.S.Winckelmans,“用于大规模模拟的张量-扩散子网格模型”艾萨克·牛顿研究所研讨会/ERCOFTAC研讨会论文集《直接和大涡模拟III》,由P.R.Voke、N.D.Sandham和L.Kleiser编辑,英国剑桥,1999年5月12日至14日(Kluwer Academic,纽约,1999),第147–162页。
49
美国。
斯托尔茨
,
不适用。
亚当斯
、和
L。
克莱塞
, “
大涡模拟的近似反卷积模型及其在不可压缩壁面有界流中的应用
,“
物理学。流体
13
,
997
(
2001
).
50
T.S.Lund和E.A.Novikov,“通过速度梯度张量参数化次脊尺度应力”,in年度研究简报第27-43页,加利福尼亚州斯坦福,1992年。
51
电压控制。
Wong(王)
, “
线性或非线性次脊尺度应力的统计动力闭合方法
,“
物理学。流体A
4
,
1080
(
1992
).
52
B。
科索维奇
, “
高雷诺数边界层大涡模拟的亚网格模型
,“
J.流体力学。
336
,
151
(
1997
).
53
B。
科索维奇
J.A.公司。
咖喱
, “
准静态稳定分层大气边界层的大涡模拟研究
,“
J.大气。科学。
57
,
1052
(
2000
).
54
D.Coutand和S.Shkoller,“使用各向异性拉格朗日平均Navier–Stokes(LANS-α)方程在加权Sobolev空间中的湍流通道流”,预印本,2002年。
55
S.A.Orszag和G.S.Patterson,“湍流的数值模拟”统计模型和湍流,第12卷,共页物理课堂讲稿(施普林格,纽约,1972年)。
56
R.S.Rogallo,“均匀湍流的数值实验”,载于NASA技术备忘录813151981。
57
G.K.Batchelor,均匀湍流理论(剑桥大学出版社,剑桥,1953年)。
58
答:N。
科尔莫戈罗夫
, “
大雷诺数下不可压缩粘性流体湍流的局部结构
,“
多克。阿卡德。诺克SSSR
30
,
301
(
1941
).
59
电气工程师。
西贾
通用标准。
帕特森
, “
定常三维湍流数值模拟中的间歇效应
,“
J.流体力学。
86
,
567
(
1978
).
60
五、。
埃斯瓦兰
S.B.公司。
教皇
, “
湍流直接数值模拟中的强迫检验
,“
计算。流体
16
,
257
(
1988
).
61
美国。
Ghosal公司
,
T.S.公司。
隆德
,
第页。
莫因
、和
英国。
阿克塞沃尔
, “
湍流大涡模拟的动态局部化模型
,“
J.流体力学。
285
,
229
(
1995
).
62
D。
卡拉蒂
,
美国。
Ghosal公司
、和
第页。
莫因
, “
关于动态定位模型中反向散射的表示
,“
物理学。流体
7
,
606
(
1995
).
63
A。
米斯拉
D.I.公司。
普林
, “
用于大涡模拟的基于涡的子网格应力模型
,“
物理学。流体
9
,
2443
(
1997
).
64
美国。
十、。
掸邦
, “
使用连接机器-2进行高分辨率湍流模拟
,“
计算。物理学。
6
,
643
(
1992
).
65
美国。
皮奥梅利
,
第页。
莫因
、和
J。
费齐格
, “
湍流通道流动大涡模拟中的模型一致性
,“
物理学。流体
31
,
1884
(
1988
).
66
Z.S.公司。
,
E.公司。
杰克逊
、和
美国。
奥萨格
, “
均匀各向同性湍流中的间歇涡结构
,“
自然(伦敦)
344
,
226
(
1990
).
67
A。
文森特
M。
梅内古齐
, “
均匀湍流的空间结构和统计特性
,“
J.流体力学。
255
,
1
(
1991
).
68
J。
希梅内兹
,
答:A。
沃伊
,
P.G.公司。
沙夫曼
、和
钢筋混凝土。
罗加洛
, “
各向同性湍流中的强涡度结构
,“
J.流体力学。
255
,
65
(
1993
).
69
T.Miyauchi和M.Tanahashi,“湍流中的相干精细尺度结构”,inIUTAM湍流几何与统计研讨会论文集《草山(神奈川县)》,日本,1999年11月1日至5日,由T.Kambe、T.Nakano和T.Miyauchi编辑(Kluwer Academic,纽约,2001),第67-76页。
70
T.Miyauchi和M.Tanahashi,《湍流剪切流中相干细尺度涡旋及其与各向异性的关系》IUTAM湍流几何与统计研讨会论文集由T.Kambe、T.Nakano和T.Miyauchi,Hayama(Kanagawa-ken)编辑,日本,1999年11月1日至5日(Kluwer学术,纽约,2001),第77-82页。
71
B.Tao、J.Katz和C.Meneveau,“湍流管道流动HPIV数据在湍流建模中的应用”第三届ASME/JSME联合流体工程会议记录,编号FEDSM 99-7281,ASME,1999年6月18日至22日。
72
B.Tao、J.Katz和C.Meneveau,“应变率和亚网格耗散率对湍流管道中大尺度和小尺度对齐趋势的影响”,in第三届ASME流体工程部夏季会议记录,编号FEDSM 00-11164,ASME,2000年6月11日至15日。
73
B。
,
J。
卡茨
、和
C、。
梅内沃
, “
三维全息测速法测定高雷诺数湍流的几何和尺度关系
,“
物理学。流体
12
,
941
(
2000
).
74
风险管理。
克尔
, “
各向同性数值湍流中的高阶导数关联和小尺度结构对齐
,“
J.流体力学。
153
,
31
(
1985
).
75
重量。
灰烬
,
A.R.公司。
科尔斯坦
,
风险管理。
克尔
、和
C.H.公司。
吉布森
, “
模拟Navier–Stokes湍流中涡度和标度颗粒的对齐
,“
物理学。流体
30
,
2343
(
1987
).
76
G.我。
泰勒
, “
湍流统计理论
,“
程序。R.Soc.伦敦,Ser。A类
151
,
421
(
1935
).
77
S.R.公司。
失速
,
L。
斯科贝克
、和
R·J。
唐纳利
, “
有限通道中网格湍流的衰减
,“
物理学。修订稿。
82
,
4831
(
1999
).
78
内径。
德席尔瓦
H·J·S。
费尔南多
, “
振荡网格作为近似各向同性湍流的来源
,“
物理学。流体
6
,
2455
(
1994
).
79
A.A.Wray,“湍流大涡模拟验证的测试案例选择”,AGARD咨询报告3451998年。
此内容仅通过PDF提供。
您当前无权访问此内容。