基于小波的含颗粒湍流大涡模拟中亚网格尺度建模
流体动力学
2023-10-26 v1 计算物理
摘要
我们提出了一种新颖的模型，用于在含颗粒湍流的大涡模拟（LES）中获取亚网格尺度速度，以恢复准确的颗粒统计信息。在新型小波富集模型中，亚网格尺度速度用无散度小波矢量基进行离散化，展开系数通过最小化线性化亚滤波 Navier-Stokes 方程（SFNSE）的平方误差获得。利用小波基的紧支撑性，实现了域内连续变化的亚网格尺度速度统计。在单相流与含颗粒流模拟中评估了新小波富集模型的性能，并将结果与直接数值模拟（DNS）的结果进行比较。模拟表明，该模型能够生成非均匀和各向异性的速度统计、准确的应变-旋转关系，以及对应 DNS 动能谱的良好近似。此外，该模型显著改善了双向耦合模拟中颗粒对弥散、颗粒团聚以及颗粒对湍流的调制预测。所提模型恢复了流体湍流与颗粒行为之间最重要的相互作用，同时将计算成本维持在 LES 量级。
引用
@article{arxiv.2305.09521,
title = {Wavelet based modeling of subgrid-scales in LES of particle-laden turbulent flows},
author = {Max Hausmann and Fabien Evrard and Berend van Wachem},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.09521},
year = {2023}
}