油膜涡流模拟： RNG k-ε模型在锁定释放油迹中的应用

本文主要探讨了油膜涡流的动力学模拟，由陈国谦、张立柱和Joseph H. W. Lee三位学者合作完成，发表于2005年4月。他们的研究聚焦于一个锁定释放的油膜（oil slick），这是一种不相溶的两相流体——油与水在重力作用下的流动。研究采用有限差分法结合体积分数（Volume of Fluid, VOF）方法进行数值模拟，这种方法特别适用于处理自由表面问题。 研究的核心是基于基本流体力学原理，对油膜在解锁过程中产生的复杂流动行为进行了细致的模拟。他们特别关注了油膜中的湍流现象，这是由于自由表面的不规则运动和流体内部的混合导致的。通过精心的模型验证，研究者发现雷诺应力闭合模型（Renormalization Group, RNG kε模型）在描述这种油膜涡流的湍流特性时表现出良好的适应性。 文章详细分析了油膜中湍流动能的发展和变化，以及湍流粘性的特征。作者成功地再现了油膜扩散的渐进自相似定律，即油膜随着时间的增长，其形状和动态特性呈现出稳定的模式。此外，文中还揭示了油膜从初始的重力惯性阶段过渡到随后的重力粘性阶段的机理，这涉及到流体动力学中的关键转折点。 通过对油膜涡流的深入研究，本文不仅为理解此类环境中的流动特性提供了宝贵的数据，也为海洋工程、环境保护以及石油泄漏事故的预测和处理提供了重要的理论支持。对于那些关注海洋工程、流体力学或环境科学的读者来说，这篇论文提供了一种理解和模拟复杂流体行为的新视角和技术工具。