二维固定与旋转方箱中无滑移边界湍流的 SPH 模拟
流体动力学
2015-06-04 v1
摘要
本文利用粒子法 SPH 研究了二维固定与旋转方箱中的衰减湍流。边界由边界力粒子指定，湍流由一组高斯涡旋激发。在固定方箱情形下，我们复现了 Clercx 及其同事利用高精度谱方法和实验获得的结果。我们在固定方箱下的结果也与 Monaghan1 以及 Robinson 和 Monaghan2 利用 SPH 获得的结果高度一致。无滑移方形固定边界内衰减湍流的一个特征是，由于边界粘性应力对流体的反作用，流体的角动量随时间变化。我们发现，当允许方箱自由旋转从而使方箱与流体的总角动量守恒时，流体角动量的变化量比固定方箱情形小约 500 倍，且最终的涡度分布不同。我们还模拟了方箱被强迫以小和大 Rossby 数旋转时的湍流行为，湍流同样由高斯涡旋激发。若在激发湍流后维持方箱旋转，我们发现在旋转参考系中，动能、恩斯特罗菲（enstrophy）的衰减以及涡旋结构对方箱的角速度不敏感。另一方面，若在激发湍流后允许方箱自由旋转，演化出的涡旋结构则完全不同。
引用
@article{arxiv.1202.2936,
title = {SPH simulations of turbulence in fixed and rotating boxes in two dimensions with no-slip boundaries},
author = {Alireza Valizadeh and Joe. J. Monaghan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1202.2936},
year = {2015}
}