在 OpenFOAM 中实现与验证分辨 Reynolds 湍流输运方程
流体动力学
2025-11-07 v1
摘要
Reynolds 湍流输运方程（RSTE）的分析提供了发展和验证高级湍流模型所必需的基本物理见解。然而，在广泛使用的开源计算流体动力学（CFD）框架 OpenFOAM 中，缺乏用于计算完整 RSTE 预算的综合且经过验证的工具。本文通过呈现一个用于在大涡模拟（LES）中计算所有 RSTE 预算项的函数对象库，来弥补这一差距。该库被应用于模拟两种标准壁面受限湍流流动：通道流和管流，两者的摩擦雷诺数均为 Re=180。通过进行网格细化研究，其中将 LES 模拟结果系统地与高保真直接数值模拟（DNS）数据进行比较来验证该实现。观察到计算得到的预算项会系统收敛至 DNS 参考数据。这一验证表明，所实现的库准确地捕捉了所有预算项的复杂平衡。该工作为开源 CFD 社区提供了一个用于详细湍流分析的强大工具，从而促进了更深入的物理理解，并加速了下一代湍流模型的开发。
引用
@article{arxiv.2511.04497,
title = {Implementation and verification of the resolved Reynolds stress transport equations in OpenFOAM},
author = {Mario J. Rincón and Christoffer Hansen and Martino Reclari and Mahdi Abkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.04497},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 12 figures