湍流的多尺度与多分辨方法
湍流,是流体的一种流动状态,当流速很小时,流体分层流动,互不混合这种流动称之为层流;当流速逐渐增加到很大时,分层不再清楚可辨,流场中出现大小平等的许多漩涡,这种流动称之为湍流。当我们点燃一根香烟时,冒出来的烟最初是笔直向上的层流,随着距离的上升,它开始变得不稳定,变成了湍流。空气中污染的扩散通常是由湍流主宰的。
本书总结人们在湍流研究中采用的多尺度/多分辨方法,从而给出了普遍的统一的表述。覆盖的范围从为解决工程问题发展起来的统计模型,到为直接计算湍流现象而出现的多分辨算法。它对湍流现象最新的模型(包括LES, VLES, hybrid RANS/LES, DES等)以及数值手段给出了评述。
本书分为9章:1.对湍流的简单介绍,随机性、相干结构、湍流的长度与时间尺度等基本概念;2.湍流模拟与尺度分离,湍流的数值模拟、雷诺平均、大涡模拟等;3.统计多尺度模型,RANS(雷诺平均法)的各种模型,包括大涡模型与雷诺应力模型;4.多尺度次网格模型:自适应,各种基本理念、动力模型、自相似性以及变分多尺度数值模拟方法等;5.有结构的多尺度次网格模型:小尺度估计,重组技术;6.自适应网格上的非稳态湍流模拟,动力学多层次自适应小波技术、自适应网格DNS和LES;7.RANS与LES的混合方法,可以自如地从一种方法转换成另一种方法,非稳态统计模型、分离涡模拟(DES);8.RANS和LES方法的分区耦合,尾流条件的湍流重建,交界条件;9.数值实验的反馈,CFD实验中得到的结论。
本书深入而公正地分析了几乎所有的湍流技术,从统计模型的雷诺平均法(RNAS)到直接数值模拟(DNS),其中的内容是重要而且独一无二的,这对进入这个领域的学习者非常有帮助。
王小珊,博士生
(中国科学院理化技术研究所)
Wang Xiaoshan, Doctoral Candidate
(Technical Institute of Physics and Chemistry, CAS)