一种用于建模非局部涡扩散率的系统化方法
流体动力学
2023-06-30 v2
摘要
本研究考虑被动标量场在空间变化不可压缩流中的平流与扩散输运。先前研究表明，此类系统中控制平均场输运的涡扩散率通常在空间与时间上为非局部的。尽管对于许多流动，非局部涡扩散率比常用的 Boussinesq 涡扩散率更为准确，但非局部涡扩散率通常在计算上代价高昂而难以获取，且难以在实际中实施。我们开发了一种系统化且更具成本效益的方法，利用匹配矩反演（MMI）算子对非局部涡扩散率进行建模。这些算子仅使用精确非局部涡扩散率核的少数前导阶矩构造，而后者可借助反宏观强迫法（IMFM）（Mani and Park (2021)）轻松计算。所得包含建模涡扩散率的平均场降阶模型通常优于 Boussinesq 极限模型，因为它们捕捉了前导阶非局部效应。但更重要的是，这些模型可表达为偏微分方程，使用现有计算流体动力学能力即可求解，而非作为积分偏微分方程。
引用
@article{arxiv.2111.03914,
title = {A systematic approach for modeling a nonlocal eddy diffusivity},
author = {Jessie Liu and Hannah Williams and Ali Mani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.03914},
year = {2023}
}