二维各向同性湍流的大涡模拟
chao-dyn
2008-02-03 v1 混沌动力学
摘要
本文讨论了受迫、各向同性、二维(2D)湍流在能量传递亚尺度范围内的大涡模拟(LES)。针对该LES及其亚网格尺度(SGS)表示的特殊困难，指出能量源位于被模拟排除的高波数模式中，因此SGS方案应承担能量源功能。此外，为确保直接enstrophy传递和逆能量传递，传统的正向耗散涡动粘性方案不可用于2D湍流。文中指出，通过利用Kraichnan(1976)引入的两参数粘性，可在能量和enstrophy之间进行协调，使其能够以符合2D湍流动力学方式处理分辨率模式与亚网格尺度模式之间的能量和enstrophy交换；该粘性在大尺度上为负，在小尺度上为正，并符合能量和enstrophy的基本守恒律。考察了不同实现该两参数粘性的LES方法。发现若保持恒定，该粘性会导致数值方案不稳定。因此，提出另一种方案，即该两参数粘性随流场变化。此外，为超越计算域有限性所施加的限制，引入了大尺度阻尼。结果表明，所得LES对Chekhlov等人(1994)的直接数值模拟(DNS)结果具有显著且快速的收敛性，同时流动参数与其DNS结果良好一致。也发现其与Kolmogorov理论一致良好。该LES可以几乎无限延续。
引用
@article{arxiv.chao-dyn/9601011,
title = {Large eddy simulation of two-dimensional isotropic turbulence},
author = {Semion Sukoriansky and Alexei Chekhlov and Boris Galperin and Steven A. Orszag},
journal= {arXiv preprint arXiv:chao-dyn/9601011},
year = {2008}
}
备注
34 pages plain tex + 18 postscript figures separately, uses auxilary djnlx.tex file