面向各向异性网格的湍流大尺度模拟的合理长度尺度
流体动力学
2025-12-30 v1 计算物理
摘要
由于解决湍流所有相关尺度的计算成本昂贵，直粒子数模拟在大多数实际应用中仍不可行。因此，对于粗粒化模拟需要动态简化的表述。在此方面， eddy-viscosity模型用于大尺度模拟（LES）在学术界和工业界广泛使用。这些模型需要一个次网格特征长度，通常与局部网格大小相关联。虽然这种长度尺度对应于各向同性网格的网格步长，但对于非结构化或各向异性笛卡尔网格（如常用于捕捉近壁湍流或剪切层的 pancake-like网格），其定义仍是一个悬而未决的问题。尽管该长度尺度对LES模型性能具有重大影响，但尚未就其proper形式达成共识。在本文中，我们引入了一种新的次网格特征长度。该长度尺度源于对数值离散与LES中滤波之间相互作用的分析。其数学特性和简单性使其成为减少网格各向异性对模拟精度影响的稳健选择。通过使用不同代码对衰减各向同性湍流和湍流通道流的模拟，证明了所提出次网格长度的有效性。
引用
@article{arxiv.2512.22717,
title = {A rational length scale for large-eddy simulation of turbulence on anisotropic grids},
author = {F. Xavier Trias and Jesús Ruano and Alexey Duben and Andrey Gorobets},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.22717},
year = {2025}
}