非结构化网格上湍流PDF方程的非混合方法

在湍流的概率密度函数（PDF）方法中，多个流动变量的联合PDF通过数值积分拉格朗日粒子的随机微分方程组来计算。本文提出了一套并行算法，用于高效求解PDF输运方程，该方程模拟了几何复杂构型中湍流速度、频率和被动标量浓度的联合PDF。采用非结构化欧拉网格来提取欧拉统计量、求解域内固定位置处的量（如平均压力）以及追踪粒子。网格在这三方面的应用均采用有限元方法（FEM），并使用最简单的线性FEM形函数。为模拟输运标量的小尺度混合，采用了条件平均模型交互交换模型。提出了一种自适应算法来计算速度条件标量均值，该算法在样本空间上均匀化统计误差，且无需对底层速度PDF的形状做任何假设。与PDF方程的其他混合粒子网格方法相比，当前方法具有一致性，无需一致性条件。通过计算两种不同湍流中集中源释放的被动标量扩散来测试算法：充分发展的湍流槽道流和街道峡谷（或空腔）流。详细介绍了条件与非条件统计量估计、粒子追踪和粒子数控制的算法细节。讨论了基于缓存的共享内存机器上的性能和并行性相关方面。