湍流槽道流中集中源标量混合的概率密度函数建模

采用概率密度函数方法研究了充分发展湍流槽道流中来自集中源的被动标量弥散。速度、湍流频率和标量浓度的联合概率密度函数由大量拉格朗日粒子表示。一个随机近壁概率密度函数模型将Haworth和Pope的广义Langevin模型与Durbin的椭圆松弛方法相结合，以数学上精确的方式处理对流和粘性输运，并具有近壁雷诺应力各向异性的非局部表示。壁面的存在通过施加粒子的无滑移和不可渗透条件来纳入，无需使用阻尼或壁函数。湍流时间尺度的信息由van Slooten等人的伽马分布模型提供。比较了两种不同的微混合模型，它们考虑了小尺度混合对输运标量的影响：广泛使用的与均值交换相互作用模型和与条件均值交换相互作用模型。基于摩擦速度和槽道半宽，在Re_τ=1080下，将单点速度和浓度统计量与直接数值模拟和实验数据进行了比较。该联合模型在物理空间和组分空间中准确再现了各种条件和无条件统计量。