可压缩螺旋湍流的联合级串理论

Abstract

基于1941年由Kolomgorov等人提出不可压均匀各向同性湍流的能量级串理论[1],1973年Brissaud等人提出的不可压螺旋湍流的动能与螺旋度联合级串理论[2],2011年Aluie等人提出的可压缩均匀各向同性湍流的能量级串理论[3],我们综合动能与螺旋度级串,考虑压力,激波等复杂因素影响,针对三维湍流最复杂的状态建立可压缩螺旋湍流的动能与螺旋度联合级串理论。我们开展了网格量达的可压缩螺旋湍流的直接数值模拟研究,采用多尺度滤波方法研究可压缩湍流尺度间的相互作用伴随着能量与螺旋度传输问题。结合亥姆霍兹分解和螺旋波分解两种方法,我们创造性的提出了为流场提供三个两两相互正交的基向量的广义螺旋波分解方法,可用于将流场矢量投影到左手、右手及自由于性(胀压)模态。基于直接数值模拟的后处理结果,我们扫清了压力对可压缩湍流级串理论的障碍,认识到统计意义压力只在大尺度上发挥作用,进而可将不可压螺旋湍流的联合级串理论推广到可压缩湍流中来