流体垂直流经平板的黏性起动流动数值研究

使用高阶混合有限差分和半 Lagrange 格式，对沿垂直于自身方向冲动起动的有限平板的黏性流动进行了数值研究。目标是解析早期涡量产生的细节，并确定黏性对核心轨迹、涡量以及脱体环量等流动量的影响。给出了在一系列 Reynolds 数 $Re \in [250, 2000]$ 和一系列时间 $t \in[0. 0002, 5]$ 下的涡量等值线、条纹线和流线。在早期，大部分涡量附着在平板上。本文提出了早期和晚期脱体环量的定义，并表明它确实代表了从平板分离且不再附着的涡量。发现黏性扩散对环量脱体速率的贡献显著，但有趣的是，它仅微弱依赖于 Reynolds 数的值。脱体环量和涡核轨迹在几个数量级的时间范围内遵循无粘自相似流动的标度律。还给出了描述核涡量、核耗散、边界层厚度、阻力和升力随时间和 Reynolds 数变化的标度律。这些模拟提供了基准结果，可用于评估更简单的分离模型，例如点涡和涡片模型。