拉格朗日相干轨迹初始化（LCTI）
流体动力学
2021-09-10 v1
摘要
时间分辨粒子追踪测速（4D-PTV）技术的进展持续揭示了更精确的拉格朗日粒子运动。作为4D-PTV的补充部分，提出了一种基于邻域轨迹局部时间与空间相干性的新型轨迹初始化技术。所提出的拉格朗日相干轨迹初始化（LCTI）应用基于物理的有限时间李雅普诺夫指数（FTLE）来构建四帧相干轨迹。我们利用FTLE在邻域轨迹间局部确定拉格朗日相干结构（LCS）的边界（即脊），以区分相干运动的簇。为评估所提技术，我们创建了一个开放获取的拉格朗日与欧拉合成数据集，该数据来自光滑圆柱下游尾流，雷诺数等于3900，由三维直接数值模拟（DNS）获得。该数据集向公众开放。基于三个特征参数（时间尺度、粒子浓度即密度、以及噪声比）的所提方法性能显示，与近期初始化算法相比，在寻找真实轨迹方面具有鲁棒性。还讨论了LCTI对未追踪与错误轨迹数量的敏感性。我们阐述了在具有高粒子密度的流动中，将所提方法作为4D-PTV方案中的一项功能用于拉格朗日粒子追踪挑战的能力。最后，在实际射流冲击实验中评估了LCTI的行为。发现LCTI在复杂流动运动中是一种可靠的追踪工具，其对高粒子浓度流动的优势得以显现。
引用
@article{arxiv.2106.11049,
title = {Lagrangian Coherent Track Initialisation (LCTI)},
author = {Ali Rahimi Khojasteh and Yin Yang and Dominique Heitz and Sylvain Laizet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.11049},
year = {2021}
}