湍流计算的多尺度模型与尺度间相互作用规律  

作　　者：高智[1] 

机构地区：[1]中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室,北京100080

出　　处：《自然科学进展》2003年第11期1147-1153,共7页

基　　金：国家自然科学基金资助项目(批准号:10032050;10272106)

摘　　要：湍流计算的多尺度模型把物理(空间)尺度分为大小尺度,大小尺度(LSS)运动微分积分方程组通过湍流应力项相耦合.利用该方程组计算了不可压槽道和平面混合层流动的三维时间演化,同时算出平均流速、最大和平均脉动速度.平均速度和平均脉动速度与NS计算结果一致,NS计算未能算出最大脉动速度.混合层最大脉动速度突增现象与流动转捩猝发现象相对应.LSS方程计算中,小尺度l2f与大小涡分割尺度lc之比约为1/2～1/4时,数值解很好收敛;l2f/lc=1/5未能获得收敛解.解析分析证实:涡尺度介于lc/3和lc之间的小涡(称作近程小涡)及介于lc/2和lc之间的小涡(定义为共振小涡)分别提供了所有小涡对大涡作用应力的90％和75％,给出近程小涡和共振小涡作用应力的微分表达式;获得微分形式的大小尺度封闭方程组及大尺度运动封闭方程组.对单向剪切湍流,共振作用应力公式简化为Prandtl混合长理论应力公式.给出初步数值计算结果及湍流多尺度模型基本方程组的一般形式.

关 键 词：湍流多尺度模型 湍流近程相互作用 湍流共振相互作用 共振小涡 作用应力 

分 类 号：O357.5[理学—流体力学]