公共湍流数据库集群及其在研究湍流中速度增量拉格朗日演化中的应用

本文描述了一个归档各向同性受迫湍流直接数值模拟 (DNS) 数据集的公共数据库系统。该数据集包含 $1024^3$ 个空间点和 1024 个时间样本的 DNS 输出，跨度约为一个大尺度翻转时间尺度。这一完整的 $1024^4$ 时空湍流历史可通过基于 Web 服务模型的接口供用户远程访问。用户可在其主机上编写并执行分析程序，而这些程序通过类似子程序的调用来通过网络请求所需的数据部分。因此，用户能够利用笔记本电脑等常规平台访问 27 TB 的 DNS 数据进行数值实验。文中解释了数据库架构以及一些本地定义的函数，如微分和插值。进行了测试计算以说明系统的使用并验证方法的准确性。随后，该数据库被用于分析湍流中小尺度间歇性的动力学模型。具体而言，利用数据库中 DNS 数据计算的条件平均值，评估了压力和粘性项对速度增量拉格朗日演化的动力学效应。结果表明，这些效应彼此之间存在显著差异，因此在速度增量和间歇性的拉格朗日模型中需要不同的建模策略。