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時間演化分形流場的直接數值模擬

石均  邱穎寧  周毅  
【摘要】:為了研究分形網格湍流中小尺度結構的運動規律,在具有高分辨率的空間網格中,開展分形流場時間演化的直接數值模擬,并通過模擬具有相同阻塞率的規則流場進行對比研究.通過給流場中注入合適的能量擾動,促使2類流場從層流初始狀態向湍流狀態過渡.數值模擬結果表明,與規則流場相比,分形流場受到初始條件影響的持續時間更久,同時在時間演化的初期,分形流場產生的動能更小,但分形流場在衰減期的大尺度運動起到強化湍流的作用,導致其產生的動能更大、湍流強度更高,有利于實現對流場的被動控制.分形流場和規則流場均在截斷波數kM≈20時滿足能量與耗散水平相等,但有別于能量級串過程中能量傳輸與耗散的平衡.當流場達到統計均勻后,規則流場衰減符合Saffman湍流特征的規律.

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