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利用李对称分析和直接数值模拟研究时间演变湍流平面射流中的新标度律。 (英语) Zbl 1415.76292号

J.流体力学。 854, 233-260 (2018); 更正同上,第885号文件,第E1号,第2页(2020年)。
摘要:通过直接数值模拟(DNS)和李氏对称性分析研究了一个时间演变的平面湍射流。DNS基于求解不可压缩流体Navier-Stokes方程的高阶格式。计算是在雷诺数(Re_0=8000)下进行的,其中(Re_0)是根据初始射流厚度(δ=0.5}(0))和初始中心线速度(上)定义的{U} _1个(0)\). 对称方法称为Lie群,用于寻找对称变换,进而找到群不变解,这些解也被表示为湍流中的缩放定律。该方法已被广泛开发用于创建微分方程的解析解,目前应用于时间演变湍流平面射流中的平均动量和两点关联方程。通过对这些方程的对称性分析,我们可以导出射流中平均流和速度更高矩的新的不变(自相似)解。当前的DNS验证了李对称性分析的结果,从而证实了湍流中新尺度定律的建立。结果表明,平均速度的经典标度律是电流标度的一种特殊形式(具有更一般的形式);然而,与经典标度相比,二阶和更高阶矩(如雷诺应力)的标度具有完全不同的结构。虽然多年来从喷流数据中已经注意到波动速度的二阶矩的经典标度的失败,但DNS结果与目前从Lie对称性分析得出的自相似关系非常匹配。本结果的关键成分,特别是高阶矩的标度定律,是具有纯统计性质的对称性。即,力矩方程承认这些对称性,但原始Navier-Stokes方程没有观察到这些对称性。

MSC公司:

76F10层 剪切流和湍流
76平方英尺 湍流基础
76M60毫米 对称分析、李群和李代数方法在流体力学问题中的应用
76层65 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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