Coupled population balance and large eddy simulation model for polydisperse droplet evolution in a turbulent round jet
采用粒子数平衡模型和大涡模拟（LES）相结合的方法，研究了油滴在湍流射流中的演化过程，并考虑了油滴破碎的影响。在模拟湍流多相射流中的二次破碎时，一个关键的未知数是在喷嘴出口附近的一次破碎区内产生的流入尺寸分布。为了简单起见，通常使用单分散注入流入条件，但这种选择通常是不现实的。为了提供更现实的入口条件LES，我们开发了一个一维（1D）的包裹模型来预测的演变的分散相沿射流中心线由于平流，径向湍流输送和液滴破碎的综合影响，由于湍流的区域更接近的喷嘴，不能使用粗LES解决。用远离喷管的实验数据对模型进行了验证。一维模型也被用来产生一个初始的尺寸分布，用于在一个粗分辨率LES的湍流射流。使用欧拉LES方法对离散化液滴尺寸分布的每个箱的数密度场进行建模，并对每个箱求解标量输运方程。LES的结果进行了比较，发表的实验数据，具有良好的一致性，我们研究的统计数据的速度场和浓度的多分散油滴羽流为两个液滴韦伯数。我们发现，浓度的中心线衰减率为不同的液滴尺寸的修改在破碎为主的区域。与雷诺平均方法不同，LES还允许我们量化由于湍流引起的尺寸分布变化。我们量化的径向和轴向分布和变化的关键量，如索特平均直径，总表面积和液滴破碎的时间尺度，并探讨其敏感性的韦伯数。
2020-11-11 physics.flu-dyn
Experimental and Numerical Analysis of the Intermittentency in a Nozzle Overexpanded-Flow
Sapienza University of Rome（罗马大学）
研究通过实验和数值分析揭示了喷嘴超膨胀流中壁面压力波动的间歇性特征，发现其遵循对数正态分布。
2025-12-13 physics.flu-dyn
Nozzle dynamics and wavepackets in turbulent jets
本文研究了从圆柱形喷嘴喷出的湍流射流在湍流边界层中的相干结构演化。该分析是利用马赫数为0.4的射流的大涡模拟数据进行的。喷嘴中速度场的方位角分解表明，湍流动能主要存在于高方位角波数中;前三个方位角波数对声音产生很重要，包含低得多的但非零的振幅。使用两点统计，低方位角模式在喷嘴边界层显示出显着的相关性，在自由射流区域的模式相同的顺序。谱本征正交分解（SPOD）是用来提取低秩近似的流动动力学。这揭示了喷嘴边界层内倾斜相干结构的存在，并表明这些结构与射流中的波包耦合。导出的喷管边界层结构采用喷管平均流的局部线性稳定性分析进行建模。领先的SPOD模式上的稳定性本征模式的投影表明，有组织的边界层结构可以使用少量的稳定本征模式的边界层分支的本征谱，表明非模态效应的流行。最后对平均流进行了局部和全局预解式分析。结果表明，最有活力的喷嘴结构可以成功地描述与最佳的预解响应模式，其相关的强制模式被观察到倾斜对喷嘴边界层，这表明奥尔机制的基础上，这些有组织的，湍流，边界层结构。
2020-12-24 physics.flu-dyn
Turbulent Mixing Dynamics of Under-Expanded Hydrogen Jets in Propulsion Systems
本研究通过高保真大涡模拟研究欠膨胀氢射流的混合特性，验证了数值方法，并比较了不同压力比和喷嘴几何构型对空气-燃料混合的影响，为氢燃料推进系统喷射器设计提供参考。
2025-09-11 physics.flu-dyn
Robust Spectral Solver for High-Fidelity Investigations of Aerospike Nozzle Flow Dynamics
San Diego State University（圣地亚哥州立大学）
本文开发了结合熵粘性与有限体积子单元激波捕捉方案的间断伽辽金谱元法求解器，实现气塞喷管非定常流动的高保真模拟，经二维、三维测试验证其精度与湍流模拟能力，系该场景下首次DGSEM计算。
2025-11-19 physics.flu-dyn
Flow dynamics and wall-pressure signature in high-Reynolds number overexpanded nozzle with free shock separation
在雷诺数等于1.7 × 10 ^7时，对激波诱导分离的过膨胀喷管流进行了延迟分离涡模拟（DDES）。流动的不稳定性，其特征是自持激波振荡，引起局部非定常负荷的喷嘴壁，以及全球离轴力。对于不稳定性的驱动因素，我们仍然缺乏一个清晰的物理理解。在目前的条件下，喷管在高度过膨胀状态下工作，在喷管轮廓内有一个锥形分离激波，在喷管中心与马赫盘汇合。我们目前的研究重点是非定常压力签名的喷嘴壁，通过使用傅立叶频谱分析进行的时间和方位波数空间。数值计算结果与实验测量结果吻合较好。频谱的特点是存在一个大的颠簸在低频范围内与呼吸运动的冲击系统和一个广泛的和高振幅的峰值在高频产生的湍流活动的分离剪切层。此外，在一个中间频率（1000 Hz的顺序）观察到一个明显的峰值持续在沿喷嘴壁的壁压谱。在方位波数空间中的压力信号的分析表明，该峰值明显地与第一（非对称）压力模式相关联，并且其因此与侧向载荷的产生相关联。此外，它被发现，非定常马赫盘的特点是由一个强烈的旋涡脱落活动和这些旋涡与第二个激波单元的相互作用是在喷嘴内的航空声学反馈回路的维持的一个关键因素。
2019-06-20 physics.flu-dyn
Jet resonance in truncated ideally contoured nozzle
在一个截短的理想外形喷管中的过膨胀射流被发现具有一个音调行为。流场的调查，以了解其起源，并显示它如何修改侧载性能。壁面压力和射流速度场的时间和空间组织的第一个实验特征的基础上同步采集两个壁面压力沿环的压力探头位于喷嘴内和高速率的时间分辨PIV速度场测量在一个平面截面跨越喷嘴出口下游的射流。外部射流空气动力学和内部壁面压力场首先被证明是清楚地联系在一起的，但只有在这个频率峰值处，波动壁面压力的第一方位角模式和波动外部速度场的第一方位角模式之间出现显著的相干性。延迟分离涡模拟进行和验证实验结果，以重现这种音调的流动动力学。模拟数据的分析表明，第一方位角模式的音调流行为确实在整个流结构内更大程度上被感觉到，其中上游和下游传播波被示出为共存，甚至在喷嘴出口的远下游。分析表明，这两种波在射流核心都有支撑，在分离区有不可忽略的压力信号。在该音调频率下的脉动压力场的谱本征正交分解揭示了侧压力力的性质和强度由与上游和下游传播的相干结构相关的共振所引导，该相干结构施加冲击波网络以响应和调制喷嘴内表面上的压力水平。
2020-07-09 physics.flu-dyn
Spatiotemporal dynamics of transonic shock-wave/turbulent-boundary-layer interactions in an overexpanded planar nozzle
本文结合实验与三维DDES数值模拟，研究过膨胀平面喷管中弱跨声速激波/湍流边界层相互作用的时空动力学，揭示分离泡下游扰动通过气动声学反馈回路维持低频激波非定常性的机制。
2023-04-13 physics.flu-dyn
Modern discontinuous Galerkin methods for the simulation of transitional and turbulent flows in biomedical engineering: A comprehensive LES study of the FDA benchmark nozzle model
这项工作使用高阶不连续Galerkin离散技术作为一种通用的，无参数的，可靠的工具，以准确地预测过渡和湍流通过医疗器械。通过医疗器械的流动的特征在于中等雷诺数，并且通常涉及不同的流动状态，例如层流、过渡流和湍流。FDA基准喷嘴模型的先前研究揭示了当应用于更复杂的流动场景时，雷诺兹平均Navier-Stokes湍流模型的局限性。最近的工作基于大涡模拟方法表明，这些限制是可以克服的，但也突出了潜在的限制，由于相对于数值参数的高灵敏度。这项工作中提出的新方法基于两个关键因素。首先，我们使用高阶不连续Galerkin方法在空间离散化产生的离散化方法，是强大的，准确的，通用的。高阶不连续Galerkin离散的固有耗散特性使得这种方法非常适合于过渡和湍流模拟。其次，前驱体模拟方法，以正确地预测整个范围的层流，过渡，和湍流制度的流入边界条件。这种方法消除了需要拟合参数的数值解方法。我们调查的雷诺数的整个范围内所建议的FDA基准喷嘴的问题，以严格评估的预测能力的求解器。在这项研究中提出的结果进行了比较，粒子图像测速技术获得的实验数据表明，该方法是能够正确地预测不同的流态的流量。
2018-11-16 physics.flu-dyn
Adjoint-based trailing edge shape optimization of a transonic turbine vane using large eddy simulations
燃气轮机喷嘴导向叶片的后缘形状对下游滞止压力损失和叶片表面上的传热有显著影响。传统上，基于伴随的设计优化方法的气动元件使用低保真度的模拟，如雷诺平均纳维尔-斯托克斯。为了可靠地捕捉涡轮叶片上湍流所涉及的复杂流动现象，需要像大涡模拟（LES）这样的高保真模拟。在本文中，伴随的后缘形状优化，使用LES进行，以减少压力损失和传热的表面上的叶片。湍流的混沌动力学限制了伴随方法对LES计算的长时间平均目标函数的有效性。粘性稳定的非定常伴随方法用于获得具有合理精度的设计目标函数的梯度。利用贝叶斯优化的梯度用于鲁棒地处理目标函数和梯度评估中的噪声。后缘形状采用$5$凸设计的线性组合进行参数化。从优化的结果，进行超级计算机米拉，与使用相同的问题的无导数设计优化产生的最优设计进行比较。
2020-11-25 physics.flu-dyn
Length scales and eddy viscosities in turbulent free shear flows
本文利用轴对称尾流和湍流平面射流的实验数据，讨论了纵向积分长度尺度（$L$）与特征平均流宽度（$δ$）之间的比例关系这一重要问题。这是一个基本的假设时，推导自相似标度律在自由剪切流，湍流耗散标度无关。我们表明，$L/δ$确实是恒定的，至少在特征入口尺寸（$L_{ref}$，喷嘴宽度或尾流发生器尺寸）的15和50倍之间的流向距离的范围内。此外，我们重新审视湍流闭合模型，如普朗特混合长度\cite{prandtl1925}和恒定涡粘性的光的非平衡耗散标度。我们发现，混合长度模型，与$l_m\sim δ$，不符合缩放产生的非平衡版本的理论，我们反而得到$l_m\sim δ\sqrt{Re_G/Re_{0δ}}$，其中$Re_G$和$Re_{0δ}$是一个全球和当地的雷诺数，分别。类似地，涡流粘度模型在理论的非平衡版本的情况下保持不变，只要涡流粘度在任何地方都是恒定的，而不仅仅是在平衡情况下垂直于流向方向的截面。我们得出结论，相互比较不同的模型的结果，并与实验数据和改进的模型（以下汤森），占流动的不稳定性，并纠正跨流动边界的涡流粘度变化。
2018-11-06 physics.flu-dyn
Plasma-based Control of Supersonic Nozzle Flow
通过隐式大涡模拟得到的拟序结构，阐明了局部电弧灯丝等离子体激励器（LAFPA）控制马赫数为1.3的理想扩张喷管流动时得到的流动结构。计算重现最近在俄亥俄州立大学的实验观察，影响声学和混合特性的射流。八个致动器被放置在围绕喷嘴出口的周边的轴环上，并且被选择性地激励以产生各种模式，包括第一和第二混合模式（m = +/-1和m = +/-2）和轴对称模式（m = 0）。在此流体动力学视频http：//ecommons.library.cornell.edu/bitstream/1813/13723/2/Alljoinedtotalwithmodetextlong 2-Datta%20MPEG-1.m1v，http：//ecommons.library.cornell.edu/bitstream/1813/13723/3/Alljoinedtotalwithmodetextlong 2-Datta%20MPEG-2.m2v}中，显示了非稳态和相位平均量，以帮助理解与在首选列模式频率（Strouhal数0.3）下激发的m = +/- 1和m = 0模式相关的涡流动力学。两者的非定常流动都包含着广泛的相干特征。对于m = +/- 1，相平均流揭示了连续的扭曲椭圆涡环的产生，其轴在扑翼平面中，但在射流轴的两侧交替。这就产生了一个结构链，其中每一个结构都在一边与它的前身相互作用，在另一边与它的后继…
2009-09-28 physics.flu-dyn
Aeroacoustics of Twin Rectangular Jets Including Screech: Large-eddy Simulations with Experimental Validation
采用高精度的大涡模拟（LES）方法，研究了展弦比为2：1的双矩形喷管在两种过膨胀状态和设计状态下的射流声学特性。对于所有三个射流条件模拟，LES预测定性相似的近场流统计数据在辛辛那提大学的测量。使用Ffowcs Williams-Hawkings方法，LES在远场的多个观察者位置处相当好地捕获基本尖叫音调及其谐波。强烈的射流扑翼运动在近场沿短轴，这是由射流相互作用的影响，被发现对应于这些频率。此外，预测的总体声压水平在实验测量的1-2 dB内。然而，尖叫音似乎是间歇性的，因为双射流相互作用模式不规则地变化。为了提取尖叫频率下的主要流动结构并识别双射流耦合模式，使用频谱本征正交分解（SPOD）分析。SPOD分析恢复了尖叫频率处的能量峰值，相应的前导模式表明来自第五/第六冲击单元的强烈上游辐射。对于两种过扩展条件，在基频处，主导模式在短轴上表现出反对称耦合。相比之下，两个射流在长轴上相对于彼此对称地表现，与在该方向上不存在射流扑动一致。此外，领先的SPOD本征值变成，至少，两个数量级大于高阶本征值，这表明潜在的降阶模型的双射流尖叫。
2022-07-13 physics.flu-dyn
Analysis of Resonance in Jet Screech with Large-Eddy Simulations
本文利用大涡模拟数据结合SPOD方法分析了矩形欠膨胀喷流的啸叫共振，揭示了导引喷流模态是啸叫闭合机制，并准确计算了远场啸叫音幅值，为未来建立基于物理的降阶预测模型提供了依据。
2023-04-03 physics.flu-dyn
Resolvent Analysis of an Under-expanded Planar Supersonic Impinging Jet
本研究的目的是评估不同类型的驱动器强迫的反馈回路的欠膨胀马赫数1.27的平面冲击射流使用的预解框架的效果。为此，我们采用了一个大涡模拟数据库作为真理模型。时间和展向平均流量作为输入的整体稳定性和预解式分析的目的是检查的内在不稳定性和输入输出特性。结果表明，固有不稳定性和初级能量放大归因于Kelvin-Helmholtz（K-H）不稳定性。此外，从预解式分析得到的K-H响应模式是在合理的协议从非定常LES数据的谱本征正交分解（SPOD）模式。噪声控制的见解是通过局部化的致动器迫使喷嘴唇和底板施加组件的强制模仿不同的名义致动器。据观察，能量放大获得的本地化组件的强迫是不同的全球预解式分析和依赖于类型的致动器。这提供了对用于主动流量控制的致动器的类型、波数和频率的了解。
2022-04-15 physics.flu-dyn
Study on the Resolution of Large-Eddy Simulations for Supersonic Jet Flows
本文研究了超声速喷流的大涡模拟。工作地址，特别是，一个完全扩展的自由射流与出口马赫数为1.4和出口温度等于环境温度的模拟。计算采用节点间断伽辽金法。目前的努力研究网格和多项式细化的解决方案的影响。本计算考虑计算网格和多项式阶数，使得解中的自由度（DOF）的数量在5000万至4.1亿的范围内。平均速度的结果和均方根（RMS）值的速度波动表明更好的协议与实验数据的分辨率增加。所产生的数据提供了一个很好的理解的效果，增加离散化细化LES计算的射流。研究结果对今后类似流场的数值模拟具有指导意义。
2023-01-04 physics.flu-dyn
Analytical and Numerical Studies of the Non-uniformity induced Type II Asymmetric Cap Shock Mach Reflection in Over-expanded Supersonic Jets
采用解析和数值相结合的方法研究了超声速过膨胀射流外部的非对称帽激波非均匀马赫反射现象。以前的分析工作只考虑了楔形诱导的定常对称和非对称马赫反射（MR）构型，以及开口射流中的对称MR。然而，在喷管流场中还存在另一种结构，称为非均匀性诱导的帽激波。我们推导出一个新的分析模型来预测的波动结构的非对称csMR在没有内激波通过扩展之前的对称马赫反射模型。与楔形流情况不同，通过假设上、下区域的上游马赫数不同来考虑流动的非均匀性，通过平均流场和滑流倾角来预测非对称性。数值方法利用欧拉求解器比较发达的理论。它被发现，该模型充分预测从数值模拟得到的激波结构，并可用于各种参数集捕捉整体直接马赫反射o[DiMR+DiMR]配置。冯·诺依曼准则也被新的分析模型很好地捕捉到，同时还有马赫茎剖面和激波曲率。基于分析和数值观测，还提出了一个假设，关于MR结构内的过膨胀射流的稳定性。
2023-02-14 physics.flu-dyn
Large Eddy Simulations of Supersonic Jet Flows for Aeroacoustic Applications
当前的设计约束鼓励了可压缩射流周围的气动声学场的研究。本文对主发动机火箭羽流的非定常湍流喷流进行了数值研究。发展了一种新的大涡模拟（LES）工具，用于再现可压缩喷流的高保真度结果，为Ffowcs Williams和Hawkings方法的气动声学研究提供了依据。数值求解器是一个现有的雷诺平均Navier-Stokes求解器以前开发的组的升级。原始框架以现代方式重写，并在代码中添加了密集的并行计算能力。LES制定使用有限差分法。能量方程被仔细离散，以模拟过滤的Navier-Stokes公式的能量方程。经典的Smagorinsky模型是目前的工作所选择的亚网格尺度封闭。为了验证新的求解器，进行了完全膨胀射流的数值模拟，并与文献进行了比较。此外，加速比和计算性能的代码进行了评估和讨论。流场结果用于对火箭羽流辐射噪声的初步评价。
2022-12-23 physics.flu-dyn
Elucidating Three-Dimensional Coherent Structures in a Multi-Stream Jet
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Syracuse University（雪城大学）
本研究通过大涡模拟和频谱proper orthogonal decomposition解析多流喷射中三维相干结构的形成与非线性能量传输机制。
2026-01-22 physics.flu-dyn
Influence of Different Subgrid Scale Models in LES of Supersonic Jet Flows
当前的设计约束鼓励了可压缩射流周围的气动声学场的研究。本文对亚网格尺度非定常湍流射流的数值模拟进行了研究，为今后主发动机火箭羽流的气动声学分析奠定了基础。为了再现可压缩射流流场的高保真度结果，开发了一种内部大涡模拟（LES）工具。在本研究中，考虑了完全膨胀的射流，因为作者想强调射流混合现象的影响。大涡模拟公式是用有限差分法编写的，具有显式时间积分和二阶空间离散。能量方程被仔细离散，以模拟过滤的Navier-Stokes公式的能量方程。经典的Smagorinsky模型，动态Smagorinsky模型和Vreman模型是本工作所选择的亚网格尺度闭合。为了验证和比较求解器中每个子网格闭合的性能，对完全膨胀射流进行了数值模拟，并与文献进行了比较。
2023-01-02 physics.flu-dyn
Characterization of sea ice kinematics over oceanic eddies
本研究通过理想化涡旋模型和准地转湍流分析，评估了自由漂浮浮冰与海洋涡旋间的运动学联系，发现浮冰旋转速率与海洋涡度的关系取决于浮冰相对涡旋的尺寸，为利用遥感观测量化北冰洋涡旋特征奠定了基础。
2025-05-05 physics.flu-dyn
Computation of kinematic and magnetic $α$-effect and eddy diffusivity tensors by Padé approximation
我们提出的例子Padé近似的$α$的效果和涡流粘度/扩散系数张量在各种流动。在标准的多尺度形式主义的框架中导出的张量的表达式。从代数上讲，最简单的情况是二维宇称不变的六重旋转对称流，其中涡动粘度为负，表示流的大尺度不稳定性的间隔。转向三维流动的不可压缩流体的运动发电机问题，我们探讨应用Padé近似计算张量的磁$α$效应，宇称不变流，磁涡流扩散。我们构造了在$1/η=0$周围的逆分子扩散系数$1/η$中按幂级数展开的张量的Padé近似。由于$α$效应或涡流扩散率的作用，这产生了主导增长率的值，对于$η$，其精度令人满意，比阈值小几十倍，高于阈值幂级数收敛。对于一个样本流，我们观察到涡扩散趋于负无穷大时，$η$往往从上面的小规模发电机行动的发病点在一个中性的小规模的磁模式驻留在一个不变的子空间。然而，在$1/η$中的幂级数中的49个第一系数证明Padé逼近不足以再现这种行为。我们在Fortran中以标准的“double”（实数 *8）和扩展的“quadriple”（实数 *16）精度进行计算，并在Mathematica中执行符号计算。
2019-06-04 math.AP nlin.CD physics.flu-dyn
Assessment of jet inflow conditions on the development of supersonic jet flows
Instituto Tecnológico de Aeronáutica（航空技术研究所）；Instituto de Aeronáutica e Espaço（航空与航天研究所）；École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers（国立高等工艺学院）
本文通过大涡模拟研究了超音速射流中流入条件对流场发展的影响，发现稳态粘性流入在射流入口附近表现最显著，同时提供了高保真的数据库供科学界使用。
2026-02-10 physics.flu-dyn
Dynamic Mode Decomposition of High Reynolds Number Supersonic Jet Flows
当前的设计约束鼓励了可压缩射流周围的气动声场的研究。本文对非定常湍流喷流进行了数值研究，为将来主发动机火箭羽流的气动声学分析作了准备。为了再现可压缩射流的高保真度结果，使用了内部大涡模拟工具。大涡模拟公式采用二阶有限差分空间离散数值格式。对理想膨胀射流进行了数值模拟，并与文献结果进行了比较。动态模式分解（DMD）的射流，使用大尺寸的三维快照，进行。分析了三个变量，即速度大小、涡度大小和速度散度。特别是，确定了两个频率，它们与文献中其他作者进行的实验中观察到的流动结构有关。文中还讨论了相应动力学模态的空间形状。
2023-01-12 physics.flu-dyn
Hybrid RANS-LES simulation of transverse fuel injection in a Mach-10 scramjet engine
Survice Engineering（Survice工程公司）；University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）；University of Cincinnati（辛辛那提大学）；DEVCOM Army Research Laboratory（德弗科姆陆军研究实验室）
本研究通过混合RANS-LES模型和有限速率化学方法，分析Mach-10 scramjet发动机中横向燃料喷射的燃烧过程，揭示了多种燃烧模式及自燃机制，为未来高超音速推进系统提供理论支持。
2025-11-22 physics.flu-dyn
Component-Based Reduced-Order Modeling Framework for Rocket Combustion Dynamics in Multi-Injector Configurations
University of Kansas（堪萨斯大学）
本文提出基于组件的降阶建模框架，通过几何分解单域为多个代表性组件，实现高效准确的参数建模，降低ROM训练成本。
2026-04-16 physics.flu-dyn
Wake steering of multirotor wind turbines
在本文中，尾流转向应用于多转子涡轮机，以确定它是否有可能减少风力发电厂尾流损失。通过将转子偏航应用于多转子涡轮机，将新的自由度引入风电场控制，使得尾流可以扩展、引导或重定向，以改善下游涡轮机的流入条件。通过采用大涡模拟（LES）对五种不同的偏航配置进行了研究（包括基线情况），以生成多转子风力机顺风方向速度场的详细表示。两个较低的保真度模型从单转子偏航研究（卷曲尾流模型和解析高斯尾流模型）扩展到多转子的情况下，他们的结果与LES数据进行了比较。对于每个模型，主要通过检查不同顺风距离处的尾流截面来分析尾流。进一步的定量分析是通过表征尾流的质心和宽度的范围内流向的位置，并通过简要分析的功率产生。最重要的是，它表明，转子偏航可以有相当大的影响的分布和规模的尾流速度赤字，导致下游涡轮机的功率增益。较低保真度模型显示出与特定配置的LES结果的小偏差;然而，两者都能够合理地捕获大流向范围内的尾流趋势。
2021-02-16 physics.flu-dyn
Influence of different subgrid-scale models in low-order LES of supersonic jet flows
本文研究了非定常湍流射流的大涡模拟。特别是，本分析的重点是亚网格尺度建模时使用的二阶空间离散化方法的数值模拟的效果。目前的努力解决完美的扩张超音速射流，因为作者想强调射流混合现象的影响。在广义坐标系中改写方程后，采用有限差分法离散大涡模拟方程。空间和时间的离散化是二阶精度和显式的时间游行。特别注意的是致力于离散化的能量方程，以适当地模拟一组过滤方程中出现的LES制定。经典的Smagorinsky，动态Smagorinsky和Vreman模型是本工作选择的亚网格尺度封闭。将计算结果与文献中的数据进行比较，以验证本模拟工具。结果表明，数值离散的特点，可以作为重要的亚网格尺度模式的影响，这种低阶空间离散方案。在这里考虑的数值背景下，每个子网格封闭的性能进行了详细的分析。
2022-12-23 physics.flu-dyn
Flow characterization of supersonic gas jets: Experiments and Simulations
在目前的工作中，我们报告了一个实验装置，已开发的特点高度欠膨胀氦和氮射流限制在真空室。研究了氦、氮射流的静区演化规律，发现氦、氮射流静区的实验测量值与经验关系式和数学模型相吻合。ZOS内的射流速度是使用开发的飞行时间（TOF）探头测量的，而不使用撇渣器。与基于撇油器的方法相比，我们能够测量气体射流本身的速度，该方法测量在撇油器之后进一步膨胀的气体的速度。此外，该方法不受撇取器干扰和校准的影响，我们观察到氦的测量速度小于终极速度。这可归因于喷嘴几何形状可能导致的损失。使用可用的DS 2V代码进行模拟。实验观察到的ZOS内的射流速度与模拟值进行了比较，并发现在实验的不确定性内是一致的。
2021-07-14 physics.atm-clus physics.flu-dyn physics.ins-det
Tackling Compressible Turbulent Multi-Component Flows with Dynamic hp-Adaptation
本文提出一种hp自适应混合间断伽辽金/有限体积方法，用于模拟可压缩湍流多组分流动，通过动态切换h细化FV子单元和p自适应DG，实现精确激波定位和湍流解析，并在FLEXI框架中验证其鲁棒性，展示了在欠膨胀氢气射流混合模拟中的潜力。
2025-02-26 physics.flu-dyn
Wavepacket modulation in shock-containing jets
我们提出了一种新的方法来预测含激波射流中波包的调制。以理想膨胀平均流为输入，从零频率下的抛物化稳定性方程（PSE）得到激波单元结构的近似。然后使用该解来定义新的含冲击平均流，该平均流是每个流向站的冲击单元波数的函数。线性化的纳维-斯托克斯方程围绕这个准周期的平均流量允许我们假设一个解决方案的基础上的Floquet anomaly，并进一步操纵方程导致一个系统称为抛物化Floquet方程（PFE），承担几个相似之处PSE。调制波数在空间上与中心Kelvin-Helmholtz波数一起行进，导致调制波包作为最终解。PFE的局限性被突出，该方法被应用到两个样本情况下：一个典型的缓慢发散射流在低超声速马赫数和过膨胀射流，其中大涡模拟（LES）的数据是可用的。总的来说，在PFE预测的波包和LES的主要光谱固有正交分解（SPOD）模式之间观察到良好的一致性，表明该方法能够捕获与波包调制相关的潜在物理机制：通过Kelvin-Helmholtz模式从平均流中提取能量，以及由于与激波的相互作用而将能量重新分配到调制波数，细胞结构
2021-10-10 physics.flu-dyn
Assessment of a high-order shock-capturing central-difference scheme for hypersonic turbulent flow simulations
高速湍流在大多数与空间有关的应用（包括勘探、旅游和国防领域）中都会遇到，并且在过去几十年中是一个越来越受关注的主题。对这种流动进行高保真模拟的一个主要挑战在于对所使用的数值方案的严格要求。这些必须足够强大，以处理强大的，不稳定的不连续性，同时确保在平稳流动区域的低数量的固有耗散。此外，广泛的时间和空间的活动尺度导致并发需要数值稳定和准确表示的最小分辨率的流尺度下解决配置的情况下。在本文中，我们提出了一个有限差分高阶激波捕捉技术的基础上詹姆森的人工扩散率的方法。由此产生的计划是九阶精度远离间断，并依赖于人工耗散接近大梯度。冲击检测器略有修改，以提高其选择性，并避免虚假激活的冲击捕获项。一套测试用例，从一维到三维配置（即，激波管，舒-Osher问题，等熵涡平流，欠膨胀射流，可压缩泰勒-格林涡，超音速和高超音速湍流边界层）进行了分析，以测试所提出的数值策略处理各种各样的问题，从热量完美的空气多组分反应流的能力。在欠分辨网格上获得的结果也被认为是隐式大涡模拟的背景下，测试所提出的策略的适用性。
2021-03-30 physics.comp-ph physics.flu-dyn
