复杂几何体非定常分离剪切流中的弥散模型

采用离散涡方法对复杂几何体后的分离流进行建模。假设流动为有旋且无粘的，并描述了一种确定线性剪切剖面流函数的新技术。所考虑的几何体为雪檐和后向台阶，其边缘允许流动分离并在回流区下游再附。在流动中加入了一个点涡，以将分离点约束在边缘处，同时对保角映射进行了修改，以平滑尖锐边缘，并使分离点能够在最大曲率点附近自由振荡。通过扰动涡的位置，即通过将涡从平衡位置移开，或对处于平衡状态的涡施加零均值的随机扰动，将非定常性施加于流动上。对在分离点上游持续释放并被回流泡捕获的被动标量的轨迹进行了数值积分，并在再附点下游的固定位置计算了浓度时间序列。该模型被证明能够重现标量的捕获和间歇性释放，这与通过离散多涡模型对雪冠绕流进行的模拟，以及对后向台阶绕流进行的直接数值模拟结果一致。模拟结果表明，对于经历分离和再附的流动，回流泡的非定常性是导致下游出现强烈的大尺度浓度涨落的主要机制。