URANS的迷思
The Myth of URANS
AI总结：
本研究针对非定常雷诺平均Navier-Stokes（URANS）方法缺乏理论支撑的问题，扩展已有动力系统不动点分析构建理论模型，发现URANS存在衰减速率预测偏差等问题，同时验证了该分析可用于说明混合型模型的改进方向。
摘要：
自20世纪90年代以来，雷诺平均Navier-Stokes（RANS）方法的从业者已在RANS模拟中观察到自发非定常现象。部分研究者提出可刻意利用该现象作为解析大尺度湍流结构的方法，但迄今为止，尚未有人为这种非定常RANS（URANS）方法提供理论依据。本文扩展了Speziale和Mhuiris（1989）、Girimaji等人（2006）提出的动力系统不动点分析方法，构建了URANS动力学的理论模型，并将模型结果与均匀各向同性衰减湍流的URANS模拟结果进行对比。模型显示，URANS可能预测出错误的衰减速率，且解会随时间趋近于定常RANS的结果。针对受迫湍流的类似分析表明，无论模型参数如何设置，模拟得到的模型化能量约为总能量的30%。该分析方法还可用于说明混合型模型如何着手解决这些问题。
英文摘要：
Since the 1990s, RANS practitioners have observed spontaneous unsteadiness in RANS simulations. Some have suggested deliberately using this as a method of resolving large turbulent structures. However, to date, no one has produced a theoretical justification for this unsteady RANS (URANS) approach. Here, we extend the dynamical systems fixed point analysis of Speziale and Mhuiris (1989), Girimaji et al. (2006) to create a theoretical model for URANS dynamics. The results are compared to URANS simulations for homogeneous isotropic decaying turbulence. The model shows that URANS can predict incorrect decay rates and that the solution tends towards steady RANS over time. Similar analysis for forced turbulence shows a fixed modeled energy of about 30% of total energy, regardless of the model parameters. The same analysis can be used to show how hybrid type models can begin to address these issues.
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