湍流的多尺度非均衡理论及其应用

批准号:
11572025
项目类别:
面上项目
资助金额:
52.0 万元
负责人:
方乐
依托单位:
学科分类:
A0901.湍流与流动稳定性
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
方剑、张心婷、马力、闫昊、苏植、钟路阳、吴建钊、秦泽聪
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中文摘要
非均衡湍流在自然界中广泛存在,对其的研究是人类认识湍流从简单走向复杂的必要一步,而其成果也直接面向国家的重大战略需求。现有的非均衡研究都存在着局限性,只能用于一些特殊、理想的非均衡演化过程,且没有形成完整统一的理论体系。在前期工作的启发下,为有效地描述真实流动中的湍流非均衡性,申请人考虑非均衡的本质即多尺度特性,提出更具有普遍性的“多尺度非均衡性”思想;在此基础上,针对性地提出新的研究方式,即谱空间和物理空间的联合多尺度分析方法,以建立较完整的非均衡理论体系。接着将该理论用于湍流建模,分别在亚格子模型、湍流模型和封闭模型中考虑多尺度非均衡性,改进现有的模型,并在真实复杂湍流中进行检验。
英文摘要
Non-equilibrium turbulence exists widely in the world. The studies on non-equilibrium property is a necessary step in people's recognization history, and is also a specific step under the global requirement of government. Existing studies on non-equilibrium turbulence can only correspond to specific non-equilibrium procedures without constructing a systematic theory. Inspired from our previous researches, in order to efficiently describe the non-equilibrium property in real turbulence, we consider the spirit of non-equilibrium, i.e., the multiscale property, and give the strict definition of "multiscale non-equilibrium property". We then propose a further analysis based on the ensemble spectral- and physical-space analysis, in order to construct a systemetic theory framework. This theory is expected to provide methodologies for practical modeling applications, such as subgrid-scale modeling, turbulence modeling and closure modeling, with numerical verifications in practical complex turbulent flows.
非均衡湍流在自然界中广泛存在,对其的研究是人类认识湍流从简单走向复杂的必要一步,而其成果也直接面向国家的重大战略需求。本项目:(1)提出了对非均衡湍流和时间反转湍流的新理解。首次提出“谱非均衡”的概念并在谱空间给出精确的定义。由此出发,定义可解尺度速度差扭率为表征非均衡湍流的关键物理量,并提出了将湍流场分解成充分发展场和逆均衡场的统计分解方法。首次提出了时间反转湍流的新标度律,并在DNS数据库中进行了验证,吻合很好。(2)分别研究了压气机叶栅、后台阶流动、空间转捩的槽道等复杂流动中的湍流非均衡特性。(3)针对物理空间的速度结构函数,提出类比于谱空间的准正则假设的方法,进行了封闭建模,得到了和DNS结果基本一致的解析解。(4)为了对非均衡湍流进行大涡模拟,本项目对大涡模拟方法进行了深入的研究,特别是针对我们采用的理性亚格子模型思路,从方法论上进行了研究和总结,提出了亚格子建模中的假设和限制的概念,并推导得到了假设和限制应当满足的正交关系。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1088/1742-6596/916/1/012016
发表时间:2017-10
期刊:Journal of Physics Conference Series
影响因子:--
作者:Y. Huang;J.M. Wu;L. Fang;L.X. Wu;L. Wang
通讯作者:L. Wang
DOI:10.1007/s10483-019-2428-6
发表时间:2019
期刊:Applied Mathematics and Mechanics
影响因子:--
作者:Fang Le;Zhao Hongkai;Ni Weidan;Fang Jian;Lu Lipeng
通讯作者:Lu Lipeng
DOI:10.1016/j.ast.2017.09.020
发表时间:2017-12
期刊:Aerospace Science and Technology
影响因子:5.6
作者:L. Fang;Hongwu Zhao;Lipeng Lu;Yangwei Liu;Haozheng Yan
通讯作者:L. Fang;Hongwu Zhao;Lipeng Lu;Yangwei Liu;Haozheng Yan
How isotropic are turbulent flows generated by using periodic conditions in a cube?
在立方体中使用周期性条件产生的湍流的各向同性如何?
DOI:10.1016/j.physleta.2016.02.001
发表时间:2016
期刊:Physics Letters A
影响因子:2.6
作者:Qin Z. C.;Fang L.;Fang J.
通讯作者:Fang J.
DOI:10.16182/j.issn1004731x.joss.201704003
发表时间:2017
期刊:系统仿真学报
影响因子:--
作者:方乐;金雪夫;王思远;王颖
通讯作者:王颖
湍流速度相位演化的动力学理论及其在湍流模型中的应用
- 批准号:12372214
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:方乐
- 依托单位:
大涡模拟亚格子建模的数学兼容性准则研究
- 批准号:11772032
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:方乐
- 依托单位:
非均衡湍流的大涡模拟亚格子建模问题研究
- 批准号:11202013
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:方乐
- 依托单位:
国内基金
海外基金
