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基于近壁面湍流预测的大涡模拟离壁面边界条件( Off-wall boundary conditions for large-eddy simulation based on near-wall turbulence prediction )
HN Wang WX Huang CX Xu
壁面模型大涡模拟(LES)是目前唯一可行的高雷诺数壁面湍流涡分辨模拟技术。近壁区的处理是近年来壁面湍流和计算流体力学研究中的一个热点问题。传统的壁面模型通常通过规定的代数关系或薄边界层方程将壁面应力与速度联系起来。在本研究中，我们发展了一种基于离壁边界条件的LES近壁区域处理的新方法。该方法结合了最小流动单元[Yin et al.，“使用最小流动单元的近壁湍流预测”J.Fluid Mech.841，654-673(2018)]和壁湍流预测内外(PIO)模型[Marusic et al.，“壁界湍流预测模型”Science 329，193-196(2010)]。实时预测脉动近壁速度场，为壁外边界提供边界条件。该方法不假定流动的任何速度分布，而是利用了近壁湍流的广泛性，并在边界条件中加入了湍流结构。结合PIO模型导出了速度和亚网格(SGS)应力边界条件的表达式，证明了SGS应力的调制效应和脉动部分对于壁外边界条件是不必要的。通过与其它壁面模型的比较，发现目前的方法在壁面法线方向上诱导了一个较短的过渡区。通过不同计算参数下信道流量的合理仿真结果，验证了该方法的有效性和鲁棒性。
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