使用大涡模拟研究方背钝体尾流双模态现象

本文给出了在 $Re_H=33,333$ 下围绕 1/4 比例方背 Ahmed 体的大涡模拟（LES）研究。该研究包含壁面解析（WRLES）与壁面建模（WMLES）两类模拟，并考察了尾流在不同水平位置间的双模态切换。在 1050 个对流时间单位的无量纲时间窗内，仅对湍流边界层近壁区作雷诺平均处理的 WRLES 与 WMLES 模拟均能捕捉尾流横向取向中的水平（展向）偏移。以 Spalding 定律与壁面对数律形式给出的平衡壁面模型被成功使用。然而，一旦将这些壁面模型应用于极粗近壁 WMLES 网格（其中湍流边界层外区部分动力学也以雷诺平均方式处理），尾流取向中的大尺度水平偏移便不再被探测到。这表明，湍流边界层外域中更大尺度流动结构负责产生触发双模态切换事件所需的关键流动间歇量。通过观察平均流结构、瞬时流特征及其关联的湍动能（TKE）生成可知，Ahmed 体头部稍后的前分离泡通过大尺度发夹涡的脱落产生高水平 TKE。仅在参考 WRLES 与（相对）精细近壁网格 WMLES 模拟中存在这些特征，说明其对触发双模态事件的重要性。这推动了通过作用于前分离泡来抑制尾流双模态的研究。