一种改进的均匀各向同性湍流初始化方法

摘要：

均匀各向同性湍流是一种最简单的湍流理想状态，也是湍流基础理论研究的最重要对象之一。为了用数值方法产生均匀各向同性湍流场，一般采用Rogallo提出的方法在谱空间生成初始场，然后再转换到物理空间。研究表明，由该方法生成的初始湍流场在3个棱向上呈各向异性，在结构函数和速度概率密度分布上均有体现。尽管在初始场样本很多时，这种各向异性可以在平均意义上消除，但作为数值模拟采用的单个流场则波动较大，不利于在实际计算中作为单个初始场生成各向同性湍流。在此基础上提出一种改进的Rogallo初始化方法，称为模量平均法，将Rogallo方法在3个轴向分别进行，并进行模量平均，最后采用能谱进行模量控制。这种方法可以一方面保持初始场能谱，另一方面减小单个流场的各向异性波动，以产生各向同性程度更佳的单个初始场。在统计意义上，新方法可以分别将结构函数和速度概率密度的相对标准差减小约10%。

关键词：均匀各向同性湍流、Rogallo初始化方法、结构函数、概率密度分布

所属期刊栏目：48

分类号：O357.1(流体力学)

资助基金：国家自然科学基金资助项目11202013,11302012,51420105008

在线出版日期：2016-12-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1319-1325