LES流场中拉格朗日粒子追踪的固有滤波误差
流体动力学
2012-05-04 v1
摘要
两相湍流的大涡模拟（LES）在粒子统计量上与直接数值模拟（DNS）存在定量差异，在本研究中DNS被视为精确参考基准。差异主要源于滤波，这是LES的一个基本固有特征。对流体速度场进行滤波会导致作用在粒子上的力近似计算，进而使粒子轨迹与DNS轨迹相比不准确。本文精确聚焦于滤波误差，并对其下界进行了量化。为此，我们使用湍流通道流中惯性粒子扩散的DNS数据库，并执行先验测试，其中仅由滤波引起的误差被单独分离出来，消除了误差累积效应，否则该效应会导致DNS与LES粒子轨迹逐渐发散。通过在不同粒子惯性下施加不同类型和宽度的滤波器，我们表征了滤波误差作为壁面距离函数的统计特性。结果表明，滤波误差是随机的，且具有非高斯分布。此外，滤波误差的分布强烈依赖于壁面法向坐标，在缓冲区达到最大。我们的发现揭示了亚网格尺度速度场对驱动粒子的力的影响，并确立了LES模型为正确预测惯性粒子的速度和轨迹所必须满足的要求。
引用
@article{arxiv.1108.5994,
title = {Intrinsic filtering errors of Lagrangian particle tracking in LES flow fields},
author = {F. Bianco and S. Chibbaro and C. Marchioli and M. V. Salvetti and A. Soldati},
journal= {arXiv preprint arXiv:1108.5994},
year = {2012}
}
备注
39 pages, 1 table, 12 figures, submitted to Physics of Fluids