高雷诺数下的壁面限制湍流流入生成
流体动力学
2025-12-12 v1
摘要
在模拟高雷诺数（）湍流边界层（TBLs）时，一个主要挑战是需要很长的沿程距离才能让大尺度外层结构发展，从而使此类仿真计算上不可行。我们提出了一种用于高壁面湍流的流入生成方法，利用TBLs已知的结构和尺度律，使开发长度缩短，通过提供丰富的输入信息。从内标度化的流速预乘谱spectra观察可见，随着的增加，外层区域增大并占据更多的跨向波数空间，而内层区域保持大致不变。利用这一行为，我们通过从较低的基准处的跨向速度切片，生成针对目标的高-流入条件。在谱空间中，我们识别内外区域波数，并按所需的增加比例移动外区域分量。我们仔细检查了此方法的能力，通过将和的速度切片比例缩放到，并将其作为直接数值仿真（DNS）的输入，用于从开始的空间发展型TBLs的仿真。无论测试的基准为何种情况，皮肤摩擦系数和形状系数分别与前驱仿真 inlet 时的数值相差不超过和。黄曲面应力在约后与实验值匹配良好。这相较于文献中提出的其他方法，显著缩短了开发长度。
引用
@article{arxiv.2512.10623,
title = {Generating wall-bounded turbulent inflows at high Reynolds numbers},
author = {Ronith Stanly and Timofey Mukha and Martin Karp and Stefano Markidis and Philipp Schlatter},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.10623},
year = {2025}
}