结合PIV与DNS的混合模拟对非定常压力的估算及补偿能力

摘要： 为将纳维-斯托克斯模拟与时间分辨粒子图像测速（PIV）场相融合，通过同步帧率与直接数值模拟时间步长而开发的混合非定常流动模拟方法，可同步生成非定常压力场。该混合过程通常引入"修补函数"，将相机视窗内的PIV场移植至更大计算域中。本研究评估了修补函数内部（即估算区域）与外部（即补偿区域）产生的压力场。以水洞中NACA 0012翼型在30°攻角下分离流动的时间分辨平面PIV数据为例：首先将混合模拟生成的非定常压力场与二维现有压力估算方法在全视窗域进行对比，发现二维混合模拟结果与序列积分法吻合最佳，且时空噪声水平显著更低；随后通过截断混合模拟中的修补函数缩小作用域，对比缺失区域的压力场与完整修补函数的求解结果——当修补函数下游至少包含二维涡结构溃灭区域时，其余压力场可获得较好补偿；而翼型所受作用力仅在完全处于相机视窗包围时才能准确估算。