用于大涡模拟的局部动态梯度 Smagorinsky 模型
流体动力学
2022-07-08 v2 计算物理
摘要
本文提出了一种无需在均匀方向进行平均的大涡模拟（LES）局部动态模型。研究表明，广泛使用的动态 Smagorinsky 模型（DSM）若不经平均而使用，会具有奇异的动态模型常数。该奇异性会导致动态模型常数的局部值过大。若不对这些大值施加平均来缓和，它们会放大离散化误差并损害模拟的稳定性。为改善 DSM 的局部适用性，通过将 Smagorinsky 模型中的已分辨应变率张量替换为已分辨速度梯度张量，消除了该奇异性。这些替换得到了新的动态梯度 Smagorinsky 模型（DGSM）。给出了三种典型湍流流动（衰减均匀各向同性湍流、时间混合层和湍流槽道流）的模拟结果以展示该模型的潜力。与局部 DSM 相比，DGSM 提供了更好的稳定性，并且在通常用于静态局部一致 LES 模型的时间步长下不需要平均来维持稳定。用 DGSM 获得的结果通常与用 DSM 获得的结果一样准确，而 DGSM 具有更低的计算复杂度。此外，DGSM 易于实现，且不需要空间或时间上的任何均匀方向。因此预期该模型在复杂流动模拟中具有很高的潜力。
引用
@article{arxiv.2110.05585,
title = {A local dynamic gradient Smagorinsky model for large-eddy simulation},
author = {Wybe Rozema and H. Jane Bae and Roel W. C. P. Verstappen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.05585},
year = {2022}
}