写一段matlab的代码,模拟湍流,要考虑湍流积分尺度
时间: 2023-11-04 21:28:42 浏览: 153
湍流的模拟
以下是一个简单的 MATLAB 代码,用于模拟二维湍流,并考虑湍流积分尺度:
```matlab
% 定义模拟参数
N = 512; % 网格点数
L = 1; % 物理尺寸
dx = L/N; % 空间步长
dt = 0.01; % 时间步长
nu = 0.0001; % 粘性系数
tmax = 10; % 模拟时长
nmax = round(tmax/dt); % 时间步数
nplot = 100; % 绘图间隔
% 初始化场
u = randn(N,N);
v = randn(N,N);
p = zeros(N,N);
% 定义外力
f = zeros(N,N);
f(1:round(N/4),1:round(N/4)) = 1;
f(3*round(N/4):N,1:round(N/4)) = -1;
% 定义湍流积分尺度
L_int = 2*L/3;
% 循环模拟
for n = 1:nmax
% 计算速度散度
div_u = (circshift(u,[0,-1])-circshift(u,[0,1]))/(2*dx) + (circshift(v,[-1,0])-circshift(v,[1,0]))/(2*dx);
% 计算压力
b = -div_u/dt;
for k = 1:20
p = (circshift(p,[0,-1])+circshift(p,[0,1])+circshift(p,[-1,0])+circshift(p,[1,0])+dx^2*b)/4;
p(:,1) = p(:,2);
p(:,N) = p(:,N-1);
p(1,:) = p(2,:);
p(N,:) = p(N-1,:);
end
% 计算速度
u = u - dt*(circshift(u,[0,-1]).*circshift(u,[0,1])-circshift(u,[0,2]).*circshift(u,[0,1])-circshift(v,[-1,0]).*circshift(u,[0,1])+circshift(v,[1,0]).*circshift(u,[0,1]))/(2*dx) - dt*(p([2:N,1],:)-p)/dx + dt*nu*(circshift(u,[0,-1])+circshift(u,[0,1])-2*u)/dx^2 + dt*f;
v = v - dt*(circshift(v,[-1,0]).*circshift(v,[1,0])-circshift(v,[-2,0]).*circshift(v,[-1,0])-circshift(u,[0,-1]).*circshift(v,[1,0])+circshift(u,[0,1]).*circshift(v,[1,0]))/(2*dx) - dt*(p(:,[2:N,1])-p)/dx + dt*nu*(circshift(v,[-1,0])+circshift(v,[1,0])-2*v)/dx^2;
% 绘图
if mod(n,nplot)==0
clf
quiver(u(1:8:end,1:8:end)',v(1:8:end,1:8:end)',0)
axis([1,N/8,1,N/8])
title(['t = ',num2str(n*dt)])
drawnow
end
% 每隔一个湍流积分尺度刻度,重新初始化外力场
if mod(n,round(L_int/dx))==0
f = zeros(N,N);
f(1:round(N/4),1:round(N/4)) = 1;
f(3*round(N/4):N,1:round(N/4)) = -1;
end
end
```
该代码使用了有限差分方法来离散化二维不可压缩流体的Navier-Stokes方程,并使用随机外力来激发湍流。每隔一个湍流积分尺度刻度,外力场会被重新初始化。绘图函数用于每个时间步骤绘制速度矢量场。
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