尾迹转捩机制的数值研究与大雷诺数流动的大涡模拟

建立了谱—谱元数值方法。Re数从200到300圆柱绕流DNS解揭示了尾迹三维不稳定性非线性发展及湍流转捩的特征与动力学。发现随Re数增加近尾迹流向涡出现不同波长的混合模态、模态竞争与转化；大尺度涡斜向脱落、随机性重联及破碎等新特征；获得时间序列倍周期、低频脉动、能量转移、流场物理量从准周期变化到无序脉动等转捩性态。首次从N-S方程差分—谱DNS解揭示了具有展向局部非均匀的尾迹型流动中的大尺度旋涡位错及其形成的旋涡重联结构，刻画了它的特征、动力学机制与流动三维性。用LES及Smagorinsky模型研究亚临界Re=500圆柱近尾迹转捩、旋涡结构与大尺度湍流运动，合理地予计了流动总体特性及湍流统计特性，讨论了该模型的适用性。