一种用于湍流降阶模型的基于能量的长度尺度

在本文中，我们提出了一种利用能量分布论证构建的新型降阶模型（ROM）长度尺度。这种新的基于能量的ROM长度尺度与当前基于量纲论证构建的ROM长度尺度有根本区别。为了评估这种新型的、基于能量的ROM长度尺度，我们在两种根本不同类型的模型中将其与标准的、基于量纲的ROM长度尺度进行了比较：（i）混合长度ROM（ML-ROM），这是一种ROM封闭模型；以及（ii）演化-滤波-松弛ROM（EFR-ROM），这是一种正则化ROM。我们在$Re_{\tau} = 395$的湍流通道流数值模拟中测试了这四种组合（即，分别配备基于能量和基于量纲长度尺度的ML-ROM和EFR-ROM）。数值研究得出以下结论：（i）新的基于能量的ROM长度尺度显著（几乎两个数量级）大于标准的基于量纲的ROM长度尺度。因此，基于能量的长度尺度比基于量纲的长度尺度产生更稳定的ML-ROM和EFR-ROM。（ii）基于能量的长度尺度相对于ROM维度显示出正确的渐近行为，而基于量纲的长度尺度则没有。（iii）基于能量的长度尺度产生的ML-ROM和（当进行显著滤波时）EFR-ROM，其参数比基于量纲长度尺度的ML-ROM和EFR-ROM的参数更不敏感（即更鲁棒）。这种新颖的基于能量的长度尺度可以为特定流动应用开发更好的尺度感知ROM策略，并有望在核反应堆热工水力领域有长期应用。