高超声速流的大涡模拟：仅在小尺度湍流存在区域激活亚格子模型的选择性过程
流体动力学
2015-06-12 v2 空间物理
摘要
一种用于定位高超声速流中小尺度湍流脉动区域的新方法被应用于初始马赫数为 5 的可压缩湍流射流的大涡模拟 (LES)。所使用的定位方法称为选择性 LES，其基于利用标量探测函数 ，该函数代表涡量方程中拉伸 - 倾斜项的幅值并经涡度归一化 (Tordella et al. 2007)。对于充分发展的湍流脉动场，统计分析表明 大于 2 的概率几乎为零；对于任意给定阈值，若流动分辨率不足，则该概率更大。通过计算模拟中每个瞬时实现的空间 场，可以定位归一化涡旋拉伸 - 倾斜幅值异常高的区域。随后仅在這些区域将亚格子模型引入控制方程。我们将选择性 LES 模拟的结果与标准 LES（在整个域中使用亚格子项）以及具有相同分辨率的标准 Euler 模拟的结果进行了比较。比较假设以同一射流的更高分辨率 Euler 模拟作为参考场。结果表明，与经典 LES 相比，选择性 LES 对流动动态特性的改变较小。特别是，对涡度、平均速度和密度分布以及能量和密度谱的预测得到了显著改善。
引用
@article{arxiv.1211.1305,
title = {Large-eddy simulation of hypersonic flows. Selective procedure to activate the sub-grid model only where small scale turbulence is present},
author = {D. Tordella and M. Iovieno and S. Massaglia and A. Mignone},
journal= {arXiv preprint arXiv:1211.1305},
year = {2015}
}
备注
15 pages, 11 figures. Computer Physics Communications (in press)