Navier-Stokes湍流的时间可逆性及其对亚网格尺度模型的启示

在现有的大涡模拟（LES）亚网格尺度模型中，有些是时间可逆的，即在空间每一点经过变换 $\bm u \rightarrow -\bm u$ 后，动力学在时间上反向演化。在实践中，可逆亚网格模型会降低模拟的数值稳定性，因为亚网格尺度的影响不再是严格耗散的。这种稳定性的缺乏常常构成拒绝此类模型的一个标准。本文的目的是检验时间可逆性是否可以构成一个亚网格模型必须满足或不必满足的标准。为此，我们通过直接数值模拟研究了当速度在湍流的全部或部分长度尺度上反转时，已解析尺度的动能的时间依赖性。这些结果与现有LES亚网格模型的结果进行了比较。论证指出，用时间可逆性标准来评估亚网格模型与LES的主要基本假设不相容。