一种用于涡核可视化的简单方法

我们提出了一种基于操控不可压缩流中孤立涡所产生的压力场来可视化涡核的方法。在理想条件下，函数 $D=2|\nabla P|/\nabla^2 P$ 给出到涡中心线的近似距离。与识别相干结构的局部方法相反，$D$ 的等值面产生一个到涡核中心等距的涡管场，其在理想情况下与涡强度或尺寸无关。与其他线涡识别方法（通常依赖检测涡核线的算法且常需复杂实现）相比，所提方法可像 $Q$ 和 $\lambda_2$ 准则等涡识别方法一样容易地从局部欧拉速度和压力场算出。$2|\nabla P|/\nabla^2 P$ 对 Rankine 涡给出到核中心的精确距离，且一般对涡的纯旋转区域有效，在其他简单一维涡模型中给出距核较远处距离的近似。该方法在我们尝试的所有测试中表现良好，尽管我们也给出并讨论了其局限性。该方法在典型 Burgers 涡、Bodewadt 涡、均匀各向同性湍流、螺旋桨尾流、升沉平板、转弯集装箱船以及水面战斗舰的空气尾流中进行了演示。所提方法通过显示涡核来更好地可视化涡旋流场，补充了显示涡旋体积的 $Q$ 和 $\lambda_2$ 等方法。