使用光滑粒子流体动力学对无滑移方盒中衰减二维湍流的直接数值模拟
流体动力学
2015-03-17 v1
摘要
本文探讨了将SPH应用于二维无滑移壁面边界域中衰减湍流的直接数值模拟(DNS)。在这个有界域中，逆能量级联和边界施加的净扭矩导致流体自发自旋，最终形成充满整个域的大单极涡旋。将SPH模拟结果与使用高精度伪谱代码的已发表结果进行了比较。动能、涡度和平均涡旋波数的系综平均值与伪谱结果吻合良好，流体总角动量的演化也是如此。然而，虽然伪谱结果强调了无滑移边界作为流动中长寿命相干涡旋生成器的重要性，但在SPH结果中未观察到这种生成。边界处产生的涡度细丝在脱离边界层后不久总是被流动耗散。使用直接作用于无序粒子的SPH傅里叶变换计算了SPH结果的动能谱。系综动能谱在大部分惯性范围内显示出预期的k^{-3}标度。然而，在较小长度尺度（初始小于7.5个粒子间距，并随时间增长）上，谱变得平坦，表明存在过多的小尺度动能。
引用
@article{arxiv.1101.2240,
title = {Direct Numerical Simulation of decaying two-dimensional turbulence in a no-slip square box using Smoothed Particle Hydrodynamics},
author = {Martin Robinson and Joseph J. Monaghan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.2240},
year = {2015}
}