A new eddy-viscosity model for large eddy simulation in helical turbulence
在各向同性螺旋湍流中，提出了一种新的单螺旋模型用于大涡模拟。在Kolmogrov假设的基础上，根据螺旋度耗散的平衡和螺旋度通量在惯性范围内的平均值，提出了螺旋模型，螺旋模型是一种涡粘性模型。螺旋模型的系数是恒定的，并且也可以动态地确定。数值模拟的强制和衰减的各向同性螺旋湍流表明，螺旋模型预测的能量和螺旋度的演变。螺旋模型的统计特性更接近DNS结果，在先验检验中，螺旋模型的能量耗散和螺旋度耗散也显示出良好的结果。螺旋模型与动态Smogorinsky模型和混合模型相比，具有一定的优越性.
2012-12-12 physics.flu-dyn
Artificial and Eddy Viscosity in Large Eddy Simulation Part 1: Temporal and Spatial Schemes
提出量化大涡模拟人工耗散的新方法，通过TKE方程残差分析，发现人工黏性可产生或耗散TKE，并评估时间与空间格式对精度的影响，保对称格式优于标准OpenFOAM格式。
2025-02-28 physics.flu-dyn
Analysis and comparisons of various models in cold spray simulations : towards high fidelity simulations
冷喷涂技术是一种快速发展的机械制造工艺，影响着许多行业。尽管多年来对现象的理解和系统性能的改进进行了研究，但确保高保真模拟仍然是一个挑战。在这项工作中，我们提出了一个详细的高保真度建模和模拟提供更多的洞察力的现象出现在冷喷涂，如湍流，斜激波，弓形激波，波动，粒子运动和粒子的影响。它主要是基于一个更丰富的模型称为分离涡模拟（DES）模型。此外，我们提出了几个现有的各种模型的验证和比较的目的分析。最后，这个高保真度的框架将使我们能够处理一个新的配置，显示出与以前的模型评估的改进的性能。
2020-08-18 physics.comp-ph physics.flu-dyn
A Small-Eddy-Dissipation Mechanism for Developing Turbulence Models
Jin（Phys. Fluids，第31卷，2019年，第125102页）提出了一种新的湍流模拟方法，该方法比其他经典湍流模型表现出更好的性能。该模型由计算参考解的小涡耗散混合长度（SED-ML）模型和修正参考解的参数延拓方法组成。本文对该方法的机理进行了更深入的分析，以探索如何建立一个高精度、低计算成本的湍流模型。对雷诺数Re_tau=821和2003的槽道湍流和衰减的均匀各向同性湍流进行了数值模拟，验证了新的湍流模拟方法的有效性。通过分析，提出了发展湍流模型的小涡耗散机制。根据这一机制，模型解是纳维-斯托克斯方程精确解的渐近近似。模型项引入了一种人工耗散，它耗散了小涡流。湍流模拟的目的是在不定性改变统计解的情况下耗散更多的小涡。我们预计在湍流较强的地方可以消散更多的小涡。这种机制不同于RANS近似雷诺应力和LES近似亚网格尺度（SGS）运动，但它更精确地解释了湍流模拟的物理过程。提出了一种修正的混合长度和两个阻尼函数来识别湍流特征长度，从而建立了SED-ML模型。使用线性扩展可以进一步提高模拟精度。数值结果表明，SED-ML模型符合SED机制。这可能解释了为什么新方法比RANS更准确，而它需要比LES更低的计算成本。
2022-01-25 physics.flu-dyn
Multi-component vapor-liquid equilibrium model for LES and application to ECN Spray A
本文提出并评价了一个详细的多组分两相热力学平衡模型，用于高压下液体燃料喷射和混合的大涡模拟（LES）。该模型能较好地描述超临界和多组分亚临界两相共存状态。大涡模拟结果与实验数据吻合得很好。我们还解决了著名的跨和超临界流体混合的数值挑战，并比较完全保守的制定准保守的制定的控制方程。我们的结果证明了物理和数值的一致性，这两种方法在细网格和典型LES网格上的能量守恒误差与准保守的提法展示。
2016-09-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Mixed modeling for large-eddy simulation: the minimum-dissipation-bardina model
纳维-斯托克斯方程描述粘性流体的运动。为了以合理的计算时间和精度预测湍流，根据大涡模拟（LES）方法对这些方程进行空间滤波。目前的工作应用根据Schumann（1975）的体积过滤程序。为了演示的程序舒曼过滤器首先适用于对流扩散方程。舒曼滤波器导致体积平均方程，其不是封闭的。为了关闭这些方程的模型，它代表了解决尺度和小的次网格尺度之间的相互作用。在这里，考虑Roxie等人的各向异性最小耗散模型。（2015）。计算单元面对流通量所需的插值方案可视为第二个过滤器。因此，过滤对流扩散方程的对流项可以解释为双重过滤项。这一项由Bardina等人（1983）的尺度相似性模型近似。从而得到一个混合最小耗散Bardina模型。其次，将数学方法推广到纳维-斯托克斯方程。在这里，压力项被单独分析，并添加到对流扩散方程作为汇项。最后，得到了空间滤波的纳维-斯托克斯方程，该方程依赖于由Roxley等人（2015）提出的各向异性最小耗散（AMD）模型和Bardina等人（1983）的尺度相似模型。因此，实现了混合AMD模型和Bardina模型的数学上一致的方法。
2018-06-29 physics.flu-dyn
Acute sensitivity of global ocean circulation and heat content to eddy energy dissipation time-scale
全球海洋翻转环流对气候演变起着重要的调节作用，它与全球密度层结密切相关。虽然这是众所周知的，全球分层配置文件表现出强烈的依赖南大洋动力学，特别是风和浮力强迫，我们在这里证明，分层也是非常敏感的中尺度涡能量耗散的时间尺度。能量约束的中尺度涡参数化的全球海洋环流模型的背景下，它表明，适度的变化，涡能量耗散时间尺度导致显着变化的关键指标有关的海洋环流，即南极绕极流运输，大西洋经向翻转环流强度，和全球海洋热含量，在很长的时间尺度。结果强调，需要限制与涡能量耗散的气候模式预测百年时间尺度的不确定性，但也为古气候模拟千年的时间尺度。
2022-04-05 physics.ao-ph physics.flu-dyn
An improved helical subgrid-scale model and large-eddy simulation methods in helical turbulence
针对螺旋状各向同性湍流，提出了一种改进的两项螺旋亚网格尺度（SGS）模型，并给出了四种用于大涡模拟（LES）的动力学方法，包括标准动力学方法、最小二乘和动力学方法、单螺旋度耗散约束动力学方法和能量和螺旋度耗散双约束动力学方法。在稳态和衰减螺旋各向同性湍流中进行了先验和后验测试，将四种类型的动态螺旋模型和动态Smogorinsky模型与直接数值模拟（DNS）的结果进行了比较。数值结果表明，三种新的动力螺旋模型对能量和螺旋度演化的预测优于标准动力螺旋模型，两种约束螺旋模型对能量和螺旋度耗散率的预测优于其他模型.此外，约束螺旋模型与真实SGS应力具有更高的相关性，并且与DNS结果具有更相似的概率密度函数（PDF）。总的来说，这两个约束螺旋模型显示出一些更有吸引力的功能比其他模型。
2014-08-12 physics.flu-dyn
Large eddy simulation requirements for the Richtmyer-Meshkov Instability
采用大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）研究了激波诱导的两种气体在扰动界面处的混合。在模拟中，速度场和组分质量分数的物理耗散经常与数值方法误差引起的数值耗散竞争。在DNS中，计算网格解决了流动的所有物理梯度，并且数值耗散的相对影响很小。在大涡模拟中，存在未解决的尺度，数值耗散对流动有很大的影响，这取决于计算网格。一套模拟探索这两个极端之间的空间，通过研究网格分辨率，雷诺数和数值方法对混合过程的影响。从DNS的结果显示使用两种不同的代码，使用高阶和低阶的数值方法，并显示收敛的时间和光谱相关的量与混合。粗LES的数据也提出，包括网格收敛研究。提出了一种有效粘度模型，该模型允许对LES模型、数值和模拟的物理雷诺数不可知的模拟数据进行后验分析。一个有效的物种扩散率的类似近似。该框架可用于估算未来模拟的有效雷诺数和施密特数，阐明数值耗散对任意数值方法混合过程的影响，并为未来计算的分辨率要求提供指导
2014-03-14 physics.flu-dyn
Experimental assessment of a scalar-dissipation-rate sub-grid-scale closure for Large Eddy Simulation of turbulent premixed flames
The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
通过实验评估了用于湍流预混火焰LES的标量耗散率亚网格闭合模型，验证了其预测能力，并发现模型参数在大卡尔洛维茨数下与先前值一致，为扩展应用提供了依据。
2026-09-29 physics.flu-dyn
Connecting implicit and explicit large eddy simulations of two-dimensional turbulence through machine learning
在这篇文章中，我们利用机器学习来动态地确定计算网格上的一个点是否需要隐式数值耗散来进行大涡模拟（LES）。决策制定过程是通过对直接数值模拟（DNS）数据导出的量进行\emph{a priori}训练来学习的。特别是，我们计算通过粗粒化的DNS量获得的涡流粘度，并利用它们的分布进行分类，需要耗散的领域。如果我们的学习确定封闭是必要的，则利用迎风方案来计算非线性雅可比矩阵。相反，如果它是确定的封闭是不必要的，一个对称的和二阶精度的能量和涡度拟能保持Arakawa计划，而不是利用。这将导致一个封闭的框架，排除了任何模型形式的小规模贡献的湍流的规格，但部署了一个适当的数值耗散显式封闭驱动的假设。这种方法部署的Kraichnan湍流测试情况下，并通过各种统计量，如角平均动能谱和涡度结构函数进行评估。因此，我们的框架建立了一个直接的联系之间的使用显式LES思想封闭和基于数值模式的湍流建模，从而提高统计保真度的\emph{a posteriori}模拟。
2019-01-27 physics.flu-dyn
Numerical simulation of Delft-jet-in-hot-coflow (DJHC) flames using the Eddy Dissipation Concept model for turbulence-chemistry interaction
在本文中，我们报告的数值研究结果的湍流天然气燃烧射流在一个同向流的稀薄燃烧产物的Delft-Jet-in-Hot-Plutlow（DJHC）燃烧器，模拟温和（中度和强烈的低氧稀释）燃烧行为。重点是评估的涡耗散概念（EDC）模型的性能，结合两方程湍流模型和化学动力学计划约20种（Correa机制和DRM 19机制）通过比较预测与实验测量。我们研究了两种不同的火焰条件对应于两个不同的氧水平（7.6%和10.9%的质量）在热的同向流，并为两个射流雷诺数（Re=4100和Re=8800）。不同湍流模型预测的平均速度和湍流动能与实测数据吻合较好，模型预测值之间没有明显差异。Realizable k-e模型在雾沫夹带的预测中表现出较好的性能。EDC燃烧模型预测过早点火导致径向平均温度分布在太低的轴向距离处的峰值。然而，该模型正确地预测了实验观察到的上升高度随射流雷诺数的下降趋势。详细分析了EDC模型的平均反应速率，并确定了低湍流雷诺数效应是模型预测与实验之间偏差的可能原因。采用修正的EDC模型常数可以避免过早着火的预测。结果是弱敏感的层流粘性和层流扩散通量的子模型。
2021-01-21 physics.flu-dyn
A Coherent vorticity preserving eddy viscosity correction for Large-Eddy Simulation
本文介绍了一种新的大涡模拟（LES）方法，其中亚网格尺度（SGS）耗散与局部谱展宽的程度成比例地应用，从而在以大尺度和/或层流涡旋运动为主的区域中减轻或停用。建议的相干涡度保持（CvP）LES方法是基于测试过滤的比率的评价解决（或网格过滤）的拟能$σ$。接近1的$σ$值表明子试验过滤器湍流活动较低，证明SGS耗散的局部失活。对于$σ< 1$，SGS耗散的强度逐渐增加，这对应于小尺度光谱增宽。然后，在以$σ\le σ_{eq}$为特征的发展湍流中，SGS耗散被完全激活，其中值$σ_{eq}$是假设柯尔莫哥洛夫谱而导出的。所提出的方法可以适用于任何涡粘性模型，算法简单，计算成本低。Taylor-Green涡破裂的LES表明，CvP方法提高了传统的非动态耗散SGS模型的性能，捕获了过渡期间总湍流动能耗散的峰值。通过采用Germano的动态过程获得了类似的精度，尽管计算开销是其两倍多。一对不稳定的周期性螺旋涡的CvP-LES示出准确地预测实验观察到的增长率，使用粗分辨率。的能力的CvP方法动态排序的连贯性，大规模的运动，从较小的，宽带尺度在过渡期间通过流动可视化证明。可压缩通道的LES进行，并显示出良好的匹配与参考DNS。
2017-12-01 cs.CE physics.flu-dyn
Determination of the drop size during atomization of liquid jets in cross flow
我们利用守恒方程的积分形式，找到了横流中液体喷雾中液滴尺寸的三次公式。与我们对轴向液体喷雾的工作类似，能量平衡指示气体和注入液体的初始动能被分配成气体和液滴的最终表面张力能量、动能以及所引起的粘性耗散。交叉流的动能被添加到能量平衡中。然后，只有粘性耗散项需要进行唯象建模。喷雾流的质量和能量平衡呈现为将液滴尺寸与所有相关参数（包括气相和液相速度）相关联的表达式。计算结果与实验数据和液滴尺寸关联式吻合较好。该解决方案还提供了液滴尺寸-速度互相关，导致基于气相速度分布的液滴尺寸分布。这些方面可用于估计实际应用中的液滴尺寸，也可用于横向流中液体喷射的计算模拟。
2018-04-16 physics.flu-dyn
Passive scalar anisotropy in a heated turbulent wake: new observations and implications for LES
实验研究了被动标量各向异性对亚网格物理和大涡模拟模拟的影响。测量横跨一个中等雷诺数尾流产生的加热气缸，使用一个阵列的四个X线和四个冷线探头。通过改变阵列中探针之间的间隔距离，我们获得了三种不同滤波器尺寸下的滤波量和亚网格量。我们计算几个条款，包括次网格耗散张量的动能和标量方差和测试各向同性的行为，作为一个功能的过滤器规模。我们发现，而动能耗散张量趋于各向同性在小尺度上，SGS的标量方差耗散保持各向异性独立的过滤器规模。涡扩散模型预测各向同性的行为，而非线性（或张量涡扩散）模型再现正确的趋势，但高估了标量耗散各向异性的水平。这些结果为所谓的混合模型提供了一些支持，但对所观察到的各向异性的原因提出了新的问题。
2001-06-04 physics.flu-dyn
Discovery of Sparse Invariant Subgrid-Scale Closures via Dissipation-Controlled Training for Large Eddy Simulation on Anisotropic Grids
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文提出一种稀疏子格尺度闭合框架，利用稀疏回归确定多项式模型形式，通过控制耗散提升数值稳定性，并在理想湍流数据集上训练，评估其在复杂湍流中的泛化能力。
2026-08-27 physics.flu-dyn
High-Order Implicit Large-Eddy Simulation of Flow over a Marine Propeller
本文首次采用高阶滑动网格方法对螺旋桨绕流进行了高阶涡分辨数值模拟。该方法采用通量重建框架和新的动态曲线迫击炮方法来处理复杂的旋转几何形状。对于广泛的工作条件，根据实验验证可以非常准确地预测负载。该方法的低耗散特性允许捕获的湍流结构的广谱非常长的距离，即使在一个非常粗糙的网格。与以前的低阶模拟的比较也进行了显示本模拟的低耗散的优势。通过详细的负荷分析，确定了主要负荷及其分布、时间和频率尺度。通过对瞬时流场、相平均流场和时间平均流场的可视化，揭示了不同工况下叶尖涡的形成、主要涡的演变和流动不稳定性的发展过程。定量地评估了不同导流罩对螺旋桨总体性能的影响。
2021-06-04 physics.flu-dyn
Revisiting the Frictional Control of the Antarctic Circumpolar Current From the Energy Diagram
Faculty of Environmental Earth Science, Hokkaido University（北海道大学环境地球科学学院）；Department of Ocean Sciences, Tokyo University of Marine Science and Technology（东京海洋大学海洋科学系）
通过理想化分层再入通道中的数值实验，基于洛伦兹能量循环扩展了摩擦控制框架，揭示了涡动能耗散主导斜压性，从而控制南极绕极流输运的机制。
2026-05-15 physics.ao-ph 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
Approximate deconvolution large eddy simulation of a stratified two-layer quasigeostrophic ocean model
本文提出了一种适用于两层准地转方程的近似反卷积（AD）大涡模拟（LES）模式。我们应用AD-LES模式中纬度两层方形海洋盆地，这是更现实的层化海洋动力学模式的标准原型。在AD-LES模型中研究了两种空间滤波器：三对角滤波器和椭圆微分滤波器。进行了AD-LES结果对建模参数变化的敏感性分析。结果表明，AD-LES模型与三对角或差分滤波器结合使用，提供了额外的耗散系统，允许使用一个较小的涡粘滞性系数。改变空间滤波器在表征模型中的有效耗散方面产生显著差异。结果发现，三对角滤波器引入最少量的数值耗散到AD-LES模型。然而，差分滤波器，增加了大量的数值耗散的AD-LES模型的滤波器宽度的大值。所有的AD-LES模型复制DNS结果的一小部分的成本在一个合理的精度水平。
2012-12-01 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Physically-consistent subgrid-scale models for large-eddy simulation of incompressible turbulent flows
假设湍流应力与局部大尺度速度梯度的本构关系是一般的，我们构造了一类符合重要物理和数学性质的亚网格尺度大涡模拟模型。特别是，它们保持了纳维-斯托克斯方程的对称性，并表现出适当的近壁标度。此外，它们还表现出理想的耗散行为，并能够描述非耗散效应。我们提供了这样的物理一致的模型的例子，并表明，现有的亚网格尺度模型并不都满足所需的属性。
2015-10-27 physics.flu-dyn
On the All-Speed Roe-type Scheme for Large Eddy Simulation of Homogeneous Decaying Turbulence
作为激波捕获格式的代表，Roe格式在LES中失败了，因为由于数值耗散较大，无法再现重要的湍流特征，例如著名的k-5/3谱律。本文将Roe格式分为五个部分：、和，分别表示基本迎风耗散、压差驱动和速度差驱动的界面通量和压力修正。然后，利用均匀衰减湍流模型研究了各部分对大涡模拟的影响。结果表明，部件、、和对大涡模拟的影响不大。这一点特别重要，因为它是计算稳定性所必需的。大的数值耗散是由于和，并且它们中的每一个都具有比SGS耗散大得多的耗散。基于这些认识，本文提出了一种改进的全速LES-Roe格式，该格式在通常采用的重构方法下，即使在较粗的网格分辨率下也能给出足够好的LES结果。
2015-09-08 physics.comp-ph physics.flu-dyn
On the energy dissipation rate of ensemble eddy viscosity models of turbulence: Shear flows
Univ. of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本文探讨了集合涡粘模型在剪切流中能量耗散率的问题，提出通过求解扰动数据的NSE集合来获得更准确的涡粘参数化方法。
2026-03-15 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Artificial and Eddy Viscosity in Large Eddy Simulation Part 2: Turbulence Models
本文在湍流槽道流动中应用量化人工耗散的方法，发现人工黏性与涡黏性分布相反，并确定了QR和AMD模型的最优系数，强调平衡数值与涡黏性对准确大涡模拟的重要性。
2025-02-28 physics.flu-dyn
High energy dissipation rates from the impingement of free paper-thin sheets of liquids: Determination of the volume of the energy dissipation zone
本研究通过高速摄像测量薄液膜撞击前后速度变化时间，确定能量耗散区体积，并提出新的能量耗散率方程，验证其与湍流能量级串理论相符。
2024-04-14 physics.flu-dyn
Physics-based reduced-order modeling of flash-boiling sprays in the context of internal combustion engines
本文扩展截面平均喷雾（CAS）模型用于闪急沸腾喷雾模拟，集成蒸发、破碎等子模型，在不同燃料和工况下验证其能合理预测喷雾宏观特性，且计算速度比三维CFD快最多四个数量级。
2023-07-07 physics.app-ph physics.flu-dyn
Two-point correlation in wall turbulence according to the attached-eddy hypothesis
对于壁湍流的常应力层，本文采用附着涡假设，即，一个现象学模型的随机叠加的能量包含漩涡是附着在墙上。虽然以前的研究已经调用了额外的假设，我们专注于假设的最小假设，以获得其最一般形式的关联函数。它们将允许我们使用或评估该假设，而不受这些额外假设的任何影响。我们还研究了能谱和动量转移率和能量耗散率的两点关联。
2017-04-15 physics.flu-dyn
Minimum-dissipation model for large-eddy simulation in OpenFoam -A study on channel flow, periodic hills and flow over cylinder
本文在OpenFOAM中对槽道流、圆柱绕流和周期性山丘绕流应用最小耗散（QR）模型，发现静态QR模型在降低计算成本的同时表现媲美动态模型，且对称保持离散与中心差分格式结合能取得最佳预测效果。
2023-09-08 physics.flu-dyn
Centralized Gradient-Based Reconstruction for Wall Modelled Large Eddy Simulations of Hypersonic Boundary Layer Transition
本研究提出一种鲁棒的中心型基于梯度重构格式，通过特征空间变换实现可压缩流波的选择性处理，经基准算例及高超声速WMLES测试验证，该方法能以更低数值耗散准确捕捉复杂流动。
2024-05-18 physics.flu-dyn
Dynamic modelling of near-surface turbulence in large eddy simulation of wind farms
在风电场大气边界层流动的大涡模拟中，通常采用壁面模型来模拟地表通量，而没有考虑地表粗糙度的空间变异性。在这项研究中，我们考虑近表面模型结合速度梯度张量的平方来模拟湍流产生的自适应耗散。通过Monin-Obhukhov相似性理论将表面粗糙度纳入紧邻地球表面的计算单元。潜在的拟议近地表模型捕捉到大量的雷诺应力在近地表，并能够保持在风电场的对数律剖面。本研究表明，与经典的“近壁模型”相比，所建议的“近地表模型”相对稳健。
2022-04-30 physics.flu-dyn
Investigation of condensation shocks and re-entrant jet dynamics in a cavitating nozzle flow by Large-Eddy Simulation
云空化与云周期性脱落的内在不稳定性有关。脱落过程是由液体再入射流或凝结激波的运动开始的。喷嘴内的云雾空化与喷嘴内的流场、质量流量和喷雾破碎相互作用，造成冲蚀破坏。对于喷管的几何形状，还没有详细地研究过云的脱落和有关的过程.本文采用隐式大涡模拟（LES）方法研究了一个普通阶梯喷管内的云空泡脱落、再入射流和凝结激波的形成过程。对于空化液体的建模，我们采用正压平衡空化模型，嵌入在一个均匀的多组分混合物模型。考虑了所有组分的完全可压缩性，以解决塌陷蒸汽结构的影响。我们进行模拟的两个工作点表现出不同的空化制度。时间分辨的三维模拟结果涵盖了几个脱落周期，并提供了更深入的了解流场。我们的研究结果表明，在较低的空化数，脱落是由凝结冲击，这还没有被报道的喷嘴流具有恒定的横截面。我们分析了两个工作点的空化动力学和脱落周期。根据我们的观察，我们建议修改已建立的图表的云脱落过程。此外，我们还分析了蒸汽层内和蒸汽层下的近壁上游流动以及形成再入射流的可能驱动机制。
2020-01-09 physics.flu-dyn
Energy dissipation rates in low-$\Re_m$ MHD turbulence with mean shear: Results for channel flow with spanwise field
本文研究了在展向磁场作用下槽道湍流动能耗散的变化。数值研究是基于我们的模拟数据[Krasnov，Zikanov，Schumacher，Boeck，Phys.Fluids 20，095105（2008）]通过直接和大涡模拟获得。我们发现，焦耳耗散可以超过粘性耗散在弱耗散体区域，但仍然相对较小的产生湍流的近壁区域。
2009-02-12 physics.flu-dyn
Molecular dissipation in the nonlinear eddy viscosity in the Navier-Stokes equations: modelling of accretion discs
物理阻尼，关于非线性Navier-Stokes粘性流动动力学，是指张量湍流耗散项，归因于相邻的运动宏观流动分量。这些流体部分之间的相互耗散由动量方程中的制动项和能量方程中的加热项来描述，两者都负责动量变化的阻尼和机械能到热的粘性转换。宏观混合尺度长度是目前粘性流体动力学非线性建模所需的唯一特征长度，通过粘性应力张量中的运动粘度系数描述非线性涡流粘度，而不参考化学成分和原子尺寸。因此，本文提出了一种新的运动粘性系数对纳维-斯托克斯方程中湍流粘性物理耗散的表达式，其中也包含了分子参数。给出了二维试验结果，比较了二维无激波径向粘性输运和二维碰撞混沌湍流阻尼的流动结构。本文还讨论了低质量激变变星的三维吸积盘模型的应用。本文还讨论了在更严格的物理条件下运动粘滞系数的重新表述对稀气体导热系数的影响。这里报告的讨论的物理性质排除了数值模拟的纯数学方面的任何依赖性。
2013-01-01 astro-ph.HE physics.comp-ph physics.flu-dyn
A nonlinear subgrid-scale model for large-eddy simulations of rotating turbulent flows
旋转湍流是大涡模拟（LES）的一个具有挑战性的测试用例。因此，我们提出并验证了一个新的亚网格尺度（SGS）模型，这样的流量。所提出的SGS模型包括一个耗散涡粘性项以及一个非耗散项，这是非线性的应变率和转速张量。两个相应的模型系数是涡拉伸幅度的函数。因此，该模型符合纳维-斯托克斯方程和湍流应力的许多物理和数学性质，且易于实现。我们确定的两个模型常数使用一个非动态的程序，考虑到模型之间的相互作用。使用详细的直接数值模拟（DNSs）和LES的旋转衰减湍流和展向旋转平面通道流，我们发现，这两个模型项分别占耗散和后向散射的能量，和非线性项提高了固体壁附近的雷诺应力各向异性的预测。我们还表明，新的SGS模型提供了很好的预测旋转衰减湍流，并导致优秀的预测展向旋转平面通道流在很大范围内的旋转速率的精细和粗网格分辨率。此外，新的非线性模型在旋转衰减湍流的LES中表现与动态Smagorinsky和缩放各向异性最小耗散模型一样好，并且在展向旋转平面通道流的LES中表现优于这些模型，而不需要（动态）适应或近壁模型常数的阻尼。
2019-04-29 physics.flu-dyn
Clipping over dissipation in turbulence models
裁剪是指添加一行代码A=min{A，B}以强制变量A保持在当前界限B之下。现象学剪切也发生在湍流模型中，以校正由小尺度区域中的涡动粘性项的作用引起的过度耗散。在这里，我们用2种唯象剪裁策略分析涡粘性模型的能量耗散率。由于在近壁区真实雷诺应力为O（d^2）（d=壁面法向距离），第一种方法是通过剪切湍流粘性来迫使这种近壁特性出现在涡流粘性中。第二个是Escudier早期提出的剪切湍流长度尺度的建议，减少了流动内部过大的数值。分别分析剪切流湍流和盒内湍流（即，周期性边界条件），我们表明，这两个裁剪策略，防止聚集过耗散模型的解决方案。
2021-09-24 cs.NA math.NA physics.flu-dyn
Effect of subgrid-scale anisotropy on wall-modeled large-eddy simulation of turbulent flow with smooth-body separation
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Tennessee（田纳西大学）
研究亚网格尺度各向异性应力在壁面模化大涡模拟光滑体分离流中的作用，发现基于涡粘的模型在网格细化时预测分离泡尺寸非单调，而各向异性模型更一致；迎风面强顺压梯度区是关键，各向异性应力通过改变亚网格耗散和扩散影响雷诺应力和分离起始。
2026-06-12 physics.flu-dyn
Resolution-induced anisotropy in LES
复杂几何形状和区域湍流的大涡模拟（LES）通常采用不同形状和方向的高纵横比分辨率单元进行。这种各向异性分辨率的影响往往被简化或忽略的亚网格模型制定。在这里，我们研究分辨率引起的各向异性，并证明，即使是各向同性湍流，各向异性分辨率诱导轻度解决雷诺应力各向异性和显着的各向异性二阶分辨速度梯度统计。在大涡模拟的均匀各向同性湍流与各向异性的分辨率，它表明，常用的亚网格模型，包括那些在其制定考虑分辨率各向异性，表现不佳。一个例外是由Roxley等人提出的各向异性最小耗散模型（Phys. of Fluids 27，085107，2015）。这里提出了一个简单的新模型，制定了明确取决于各向异性的分辨率的各向异性涡扩散。它也表现良好，是显着的，因为不同于其他LES子网格模型，涡扩散率仅取决于湍流的统计特性（在这种情况下的耗散率），而不是波动量。在其他子网格建模公式中，例如动态过程，以这种方式将流量依赖性限制为统计量可能具有优势。
2019-04-14 physics.flu-dyn
Rossby Number Effects on Columnar Eddy Formation and the Energy Dissipation Law in Homogeneous Rotating Turbulence
均匀旋转湍流的两个方面进行了量化，通过强制直接数值模拟在一个细长的域，这是在旋转的方向约$340$倍大于典型的初始涡流大小。首先，通过遵循沿旋转轴的积分长度尺度的时间演化，柱状涡旋的增长率及其对Rossby数$ Ro_{\varepsilon}$的依赖性被确定为$γ=4 \exp(-17 Ro_{\varepsilon})$，其中$γ$是无量纲增长率。其次，寻找能量耗散率$\varepsilon$的标度律。与当前可用的标度律的比较表明，Baqui & Davidson（2015）提出的关系，即，$\varepsilon\sim u'^3/\ell_{\|}$，其中$u's$为r.m.s.速度，很好地近似了我们的数据的一部分，更具体地说，范围$0.39\le Ro_{\varepsilon} \le 1.54$。然而，文献中提出的关系式未能对第二个和最感兴趣的范围的数据进行建模，即，$0.06\le Ro_{\varepsilon} \le 0.31$，其特征是柱状涡的形成。为了找到后者的相似关系，我们利用了Kraichnan（1965）引入的光谱转移时间的概念。在这个框架内，能量耗散率被认为是依赖于非线性时间尺度和弛豫时间尺度。因此，通过分析我们的数据，这些不同的时间尺度的表达式得到的结果在~ $\varepsilon\sim u'^4/(\ell_{\bot}^2 Ro_{\va…
2019-07-23 physics.ao-ph physics.flu-dyn
A General Method for Large Eddy Simulation in Different Range of Turbulent Flows
传统的大涡模拟是基于Kolmogrov假设，在惯性范围内进行的。在惯性范围内，LES模型系数是尺度不变的。在很多情况下，如在边界层中计算时，滤波尺度不在惯性范围内，模型系数随滤波尺度变化剧烈，尺度不变性的假设是不恰当的。本文提出了一个一般性的约束原则，并根据已有的谱理论和先验数据推导出两个具体的约束条件。约束动力学Smogorinsky模型能较好地预测不同受迫范围和衰减范围内的湍流能谱。结果表明，在不同的湍流范围内，动态混合模型在预测能谱和SGS耗散方面比经典模型有更好的效果，并且与实际应力有很强的相关性。
2014-08-15 physics.flu-dyn
Anisotropic Minimum Dissipation Subgrid-Scale Model in Hybrid Aeroacoustic simulations of Human Phonation
本文论述了大涡模拟的三维不可压缩喉流，其次是声学模拟的五个主要英语元音/u，i，\textipa{A}，o，/人的发音。分别在OpenFOAM和内部代码openCFS中进行流动和气动声学模拟。考虑到流动和声学中的各种尺度，模拟分为两个步骤：（1）在2.2M细网格上使用有限体积法计算喉部中的流动，然后（2）在33 k粗声学网格上使用有限元法分别计算声源和到口周围辐射区的波传播。数值结果表明，各向异性最小耗散模型，这是不为人所知，因为它是不是在常见的CFD软件，预测更强的声压水平在高次谐波，特别是在前两个共振峰比壁适应局部涡粘性模型。我们在OpenFOAM中将该模型作为一个新的开放库来实现，并将该模型部署在喉部的湍流上，对模拟元音的质量产生了积极的影响。数值模拟结果与实测共振峰的位置吻合得很好。
2023-01-02 physics.flu-dyn
Implicit Large Eddy Simulation of Nearly Incompressible Flows with a Discontinuous Galerkin-Boltzmann Formulation
本文提出了一种基于不连续伽辽金-玻尔兹曼公式的高阶隐式大涡模拟方法，用于模拟近不可压缩流动，无需显式子格尺度建模，有效捕捉湍流特征。
2026-01-02 physics.flu-dyn
A unified Quasi-Spectral Viscosity (QSV) approach to shock capturing and large-eddy simulation
准谱粘性（Quasi-Spectral Viscosity，QSV）方法是一种新的可压缩纳维-斯托克斯方程的高阶有限差分离散方法，能够将动态子滤波尺度（Dynamic Sub-Filter Scale，SFS）建模和激波捕捉统一在一个数学框架下。其创新之处在于通过利用滤波器操作的残差，引入了类谱SFS耗散项的物理空间实现，实现了两个目标：（1）估计网格截止附近的解析解的能量;（2）对附加耗散的谱分布施加平台尖点形状。QSV方法已在各种流动中进行了试验，以显示其可互换地作为：Shu-Osher激波/涡或激波/壁面干扰问题中的激波捕获方法;或作为亚音速Taylor Green Vortex（TGV）和超音速/高超音速湍流通道流中的SFS闭合。在这种测试情况下，与以前的涡流粘度封闭和冲击捕获方法相比，QSV表现良好。在超音速TGV流中，表现出激波/湍流相互作用的情况下，QSV单独优于SFS湍流和激波单独数值处理的简单叠加。QSV具有激波和湍流的独立模拟和同时模拟的能力，有效地实现了激波捕捉和大涡模拟的统一。
2022-03-13 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Assessment of the Gradient Jump Penalisation in Large-Eddy Simulations of Turbulence
本文评估了梯度跳跃惩罚在大涡模拟中的效果，证明其能在多种湍流算例中有效抑制谱元法单元界面的非物理振荡并平滑流场，同时揭示其高波数耗散增强、低波数耗散不足的机制。
2025-11-11 physics.flu-dyn
Large Eddy Simulation of urban boundary layer flows using a canopy stress method
大涡模拟（LES）是研究城市大气边界层（UABL）中污染物输运的理想模式。一个合理准确的LES预测湍流在这样的UABL必须解决一个显着比例的小，但充满活力的涡流在粗糙度子层，这仍然是禁止的，即使计算能力已显着增加。在本文中，我们提出了一个大涡模拟的方法来研究在UABL湍流，湍流封闭的基础上耦合涡粘性方法与冠应力方法。与经典的Smagorinsky模型，只考虑应变的速度梯度张量的一部分，我们认为应变张量和旋转张量来计算涡粘性。这使我们能够动态地适应能量耗散的粗糙度子层中的能量漩涡的尺度的速率。在不采用符合城市粗糙度元素的网格的情况下，通过树冠应力方法在LES模型中表示这种固体的影响，在该方法中，由于涡流和粗糙度元素之间的相互作用而导致的压力损失和动量汇使用瞬时速度场进行参数化。建议的冠应力方法的模拟结果进行了比较，与传统的计算流体动力学（CFD）方法采用块结构网格符合周围的粗糙元素。对于城市流模拟，结果表明，所提出的冠层应力模型是准确的预测垂直廓线的均值和方差，以及时间相干结构的不稳定性。
2017-11-04 physics.flu-dyn
Improved Delayed Detached Eddy Simulation with Reynolds-Stress Background Modeling
本研究提出基于微分雷诺应力背景模型的IDDES新变体，结合RANS区域各向异性解析与LES区域特性，通过槽道流校准验证，平板边界层应用与SST-RANS结果大体一致，偏差或源于合成湍流方法。
2023-08-24 physics.flu-dyn
Physical consistency of subgrid-scale models for large-eddy simulation of incompressible turbulent flows
本文研究了不可压湍流大涡模拟的亚网格模型的构造。特别是，我们的目标是巩固一个系统的方法，构建亚网格尺度模型的基础上的想法，这是可取的，亚网格尺度模型的数学和物理性质的纳维-斯托克斯方程和湍流应力是一致的。为此，我们首先详细讨论了纳维-斯托克斯方程的对称性，以及湍流应力的近壁标度行为、可实现性和耗散特性。此外，我们总结了亚网格尺度模型必须满足的要求，以保持这些重要的数学和物理特性。以这种方式，模型约束的框架出现，我们应用于分析的行为，现有的一些亚网格尺度模型的基础上，当地的速度梯度。我们发现，这些亚网格尺度模型不满足所有所需的属性，之后，我们解释说，这部分是由于模型的约束条件和基于速度梯度的亚网格尺度模型的局限性之间的不兼容性。然而，我们也认为，目前的框架表明，有改进的余地的属性，因此，现有的亚网格尺度模型的行为。我们还展示了如何兼容的模型约束可以结合起来，构建新的亚网格尺度模型，有理想的属性内置到他们。我们提供了一些这样的新模型的例子，其中一个新的模型的涡粘性类型，即基于涡拉伸幅度，成功地测试在大涡模拟衰减均匀各向同性湍流和湍流平面通道流。
2017-01-27 physics.flu-dyn
Dispersion-dissipation condition for finite difference schemes
通过对显式差分格式的数值色散和耗散的分析，导出了有限差分格式的一般色散-耗散条件。适当的耗散所需的阻尼虚假的高波数波的解决方案是确定从物理动机群速度和耗散率之间的关系。应用于一个已发展的低耗散加权基本无振荡格式（WENO-CU 6-M2）[X. Y. Hu和N. A.刘晓波，刘晓波，等.隐式大涡模拟的尺度分离. Phys.230（2011）7240-7249]证明了该条件可以用作优化线性和非线性有限差分格式的色散和耗散的一般准则。此外，改进后的WENO-CU 6-M2满足色散-耗散条件，可用于欠分辨模拟。我们证明了这种能力，考虑过渡到湍流和自相似的能量衰减的三维泰勒-格林涡。在雷诺数范围从$Re=400$到$Re=3000$的无粘和粘性泰勒-格林涡的模拟表明，与经典的动态Smagorinsky模型相比，有了显著的改进，并证明了与最先进的隐式LES模型的竞争力，同时保留了激波捕获特性。
2014-02-11 physics.flu-dyn
Neural Network for Subgrid Turbulence Modeling for Large Eddy Simulations
本文提出一种用于大涡模拟的神经网络方法，结合传统方程与数据驱动模型，通过高保真数据生成和后处理提升湍流建模精度。
2025-11-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Evaluation of eddy viscosity-based models in decaying rotating stratified turbulence
本文针对无强迫衰减旋转分层湍流，比较三种涡粘性 SGS 模型在不同 Re 与 N/f 工况下相对 DNS 的能量、耗散和谱预测表现。
2023-08-15 physics.flu-dyn
Self-Tuning Dynamic Explicit Modal Filtering Based on Local Flow Characteristics for Large-Eddy Simulation
基于局部流特征的自适应动态显式模态滤波用于提升大涡模拟的湍流耗散性能。
2025-12-02 physics.flu-dyn
Multiscale Convolutional Neural Networks for Subgrid-scale Modeling in Large-Eddy Simulation
针对大涡模拟的亚格子尺度建模问题，提出整合多尺度滤波表示、模拟能量级联过程的MSC-SGS模型，在湍流槽道流测试中预测精度优于现有CNN模型和传统模型，与DNS数据高度一致。
2025-02-15 physics.flu-dyn
Wall-modeled large-eddy simulation of turbulent smooth body separation using the OpenFOAM flow solver
本研究评估OpenFOAM的WMLES能力，发现对流项离散化与壁面建模是决定性能的关键，非平衡壁面模型可改善光滑体分离预测，但需一致处理非平衡物理项以进一步提升性能。
2024-12-21 physics.flu-dyn
Forest density is more effective than tree rigidity at reducing the onshore energy flux of tsunamis: Evidence from Large Eddy Simulations with Fluid-Structure Interactions
世界各地的社区对基于自然的解决方案越来越感兴趣，以缓解沿海森林等沿海风险，但目前尚不清楚植被能提供多少保护效益，特别是在海啸影响后高能水流的限制下。目前的研究，使用三维不可压缩的计算流体动力学模型与流体-结构相互作用的方法，旨在量化的能量反射和耗散的变化与不同程度的刚性和植被密度的沿海森林。我们将树干表示为圆柱体，并使用硬木树（如松树或橡树）的弹性模量来表征这些圆柱体的刚度。数值结果表明，仅对于单个圆柱，能量反射随刚度的增加而增加。在存在多个圆柱体的情况下，随着圆柱体数量的增加，由不同刚度产生的能量反射的差异减小。而不是刚性，我们发现，阻塞区域的存在下，多个树干占主导地位的能量反射。当树干被水动力变形时，它们改变了它们周围的流场，导致尾流区域中湍流动能的产生。因此，树木会消散流动能量，突出显示沿海森林通过反射和消散的方式减少海啸的陆上能量通量。
2022-07-27 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Minimum-dissipation model for large-eddy simulation using symmetry-preserving discretization in OpenFOAM
本文在 OpenFOAM 中评估结合保对称性与中心差分离散的最小耗散 QR 模型，通过槽道流、圆柱、周期山丘和风力机算例验证其精度与低成本优势。
2023-11-02 math-ph math.MP physics.flu-dyn
