湍流大涡模拟中的离散直接反卷积模型

开发了用于湍流大涡模拟（LES）的离散直接反卷积模型（D3M）。D3M 是对 Chang 等人之前研究的直接反卷积模型的离散近似（"The effect of sub-filter scale dynamics in large eddy simulation of turbulence," Phys. Fluids 34, 095104 (2022)）。对于第一类模型 D3M-1，原始高斯滤波器通过不同阶数的局部离散公式进行近似，并应用离散滤波器的直接逆来重构未滤波流场。原始高斯滤波器的逆也可以通过局部离散公式进行近似，从而产生完全局部的模型 D3M-2。与包括动态 Smagorinsky 模型（DSM）和动态混合模型（DMM）在内的传统模型相比，D3M-1 和 D3M-2 在先验研究中表现出更大的相关系数和更小的相对误差。在后验验证中，D3M-1 和 D3M-2 均能准确预测湍流统计量，包括速度谱、亚滤波尺度（SFS）应力和 SFS 能量通量的概率密度函数（PDFs），以及湍流混合层中的时间演化动能谱、动量厚度和雷诺应力。此外，所提出的模型也能很好地捕捉 Q 准则等值面的空间结构。因此，D3M 作为湍流模拟中有效的 SFS 建模方法具有潜力。