基于旋转的次网格尺度应力模型的近壁标度与分离预测
流体动力学
2025-07-29 v1
摘要
本文对2022年提出的一种新型次网格尺度应力模型进行深入分析，该模型利用速度梯度的旋转部分作为计算湍流黏性的速度尺度。本研究首次 investigates 该模型在近壁渐近行为和分离预测能力方面的表现。选取两个标准流动——完全发展的湍流通道流和周期坡道流进行分析。该模型预测的湍黏性与可视化的涡旋良好吻合，并在壁面 exhibits O(y) 的渐近行为。无量纲湍黏性的值类似于Wall-Adapting Local Eddy Viscosity (WALE) 次网格模型，位于较小的数值范围内，即10^-2至10^-4。功率谱密度结果揭示了速度尺度在耗散范围内的渐近行为，遵循-10/3标度定律。此外，该模型在使用Van Driest阻尼的情况下，比Smagorinsky模型更准确地预测了速度剖面。在周期坡道案例中，该模型对再贴合点的预测误差仅为6.9%，而Smagorinsky模型和带Van Driest阻尼的Smagorinsky模型分别为14.0%和16.4%。在具有分离的近壁区域，本模型在Reynolds应力预测方面甚至优于WALE模型，显示出其在分离流动仿真中具有更大的潜力。
引用
@article{arxiv.2507.20043,
title = {Near-Wall Scaling and Separation Prediction of a Rotation-Based Subgrid-Scale Stress Model},
author = {Jiawei Chen and Yifei Yu and Emran Hossen and Chaoqun Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.20043},
year = {2025}
}