湍流边界层中惯性颗粒输运的渐近封闭模型
流体动力学
2022-11-10 v1
摘要
湍流边界层中重惯性颗粒的输运方程可以从底层的相空间概率密度函数方程导出。然而，这些方程是不封闭的，标准的封闭方法是使用准正态近似，其中四阶矩被近似为速度服从正态分布时的行为。除了弱惯性颗粒外，准正态近似会导致较大的定量误差，并且与 Sikovsky（Flow Turbulence Combust, vol. 92, 2014, pp. 41-64）对粘性底层中 PDF 矩的已知渐近预测不一致。我们基于在颗粒惯性效应显著的区域中输运方程的渐近解，推导出一种新的封闭近似。这种新封闭与 Sikovsky 的渐近预测一致，但甚至适用于粘性底层之外。与直接数值模拟的比较表明，当粘性斯托克斯数 时，新封闭给出的结果与准正态近似相似（准正态近似的结果与直接数值模拟吻合得稍好一些），但对于 ，新模型与直接数值模拟的吻合程度远优于准正态近似。虽然新模型的预测仍有改进空间，但结果表明，这种新的封闭策略是传统准正态近似方法的一种非常有效的替代方案，并且该封闭可以在未来的工作中进一步完善。
引用
@article{arxiv.2211.04869,
title = {Asymptotic closure model for inertial particle transport in turbulent boundary layers},
author = {Yan Zhang and Guiquan Wang and Andrew D Bragg},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.04869},
year = {2022}
}