Liutex/Rortex与其他涡识别方法的拉伸与剪切污染分析

尽管传统的涡识别方法如Q、Delta、Lambda2、Lambdaci在涡的识别和可视化中仍然流行，这些方法将剪切和拉伸作为涡强度的一部分。然而，剪切和拉伸并不贡献于流体旋转。本文研究了这些方法的拉伸和剪切污染效应，并与Liutex方法进行比较。由我们的研究，Liutex是流体旋转或涡的精确定义，而其他涡识别方法在不同程度上受到拉伸和剪切的污染。速度梯度张量的分解只能在所谓的主坐标系中进行以保证唯一性。本文推导了Liutex与其他涡识别函数之间的数学关系，进而研究了剪切和拉伸对不同涡识别方法的影响。不同方案上拉伸和剪切效应的数学公式与计算清楚地表明，Liutex方法优于其他涡识别方法，因为它仅依赖于局部流体刚体旋转，而其他方法将拉伸/压缩和剪切作为流体旋转或涡的一部分。