高斯形凸起上附着和分离湍流的谱分析
流体动力学
2026-03-09 v2
摘要
我们研究了高斯形凸起上附着和分离湍流的宽带湍流动力学，重点关注低频相干结构的起源。该分析结合了时间分辨实验测量和基于物理的线性模型，使用来自同一数据集的先验平均场作为基流。谱 Proper Orthogonal 分解揭示了两种流动在低频和中频区域的相干动力学，分离流动中的低频动力学显著更强。在分离流动中，这些动力学与一个三维零频模态不稳定性相关联，该不稳定性在凸起下游产生大尺度流向拉长结构。基于解析子模态的驻波模型，结合有限展向效应，重现了实验观测到的动力学展向结构，并揭示了小展向范围和周期边界条件模拟的局限性。在附着流动中，识别出了类似的低频结构。这些结构较弱，不形成显著的驻波模式，且无法明确归类为模态或非模态。三维零频不稳定性与有限展向驻波动力学被确定为分离流动中低频相干结构的主要驱动因素。它们解释了高斯形凸起上模拟与实验之间持续存在的差异，并为未来模拟的展向域大小和边界条件提供了指导。
引用
@article{arxiv.2512.13582,
title = {Spectral analysis of attached and separated turbulent flows over a Gaussian-shaped bump},
author = {Roman Klopsch and Lukas M. Fuchs and Georgios Rigas and Kilian Oberleithner and Jakob G. R. von Saldern},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.13582},
year = {2026}
}