复杂边界湍流大涡模拟的理论和方法

大涡模拟是湍流数值模拟的重要工具，推动着湍流机理研究和预测方法的发展。复杂边界是工业流动的重要特点。本项目研究复杂边界湍流大涡模拟的理论与方法，它包括如下三个有机的组成部分:(1)剪切湍流的时空关联理论，并由此发展能预测湍流非定常统计特性的速度亚格子模型。现有湍流亚格子模型的基础为柯尔莫哥洛夫的均匀各向同性湍流理论，不完全适用于剪切湍流;(2)复杂几何边界湍流的大涡模拟与浸入边界混合法，其关键是壁面亚格子模型。该方法用直角网格处理复杂几何边界，希望可以克服模拟工业流动时使用贴体网格带来的复杂性;(3)复杂物理边界湍流的大涡模拟与分子动力学混合法，其关键是Navier-Stokes方程与分子动力学的耦合模型。实验已发现：利用纳米技术制备的超疏水材料可以进行湍流减阻。本项目将用混合法研究超疏水材料进行湍流减阻的机理，这是一个新的领域。