研究课题简介

近年来，研究发现湍流动力学过程与多尺度涡结构密切相关，从湍流拟序结构对摩阻的影响，对颗粒团聚的影响到对边界层热流极值的影响，相关的研究蓬勃发展。鉴于涡动力学的重要性，北京航空航天大学的柳阳威教授团队[1]将漩涡螺度的概念引入CFD计算，修正湍流模型，提高了涡轮机的数值仿真精度，得到了包括剑桥和罗罗公司在内的业内权威的认可。有鉴于此，在学习和总结北京大学吴介之教授和鄂维南院士早期涡动力学求解器工作[2-3]的基础上，团队近期自主开发和验证了不可压缩涡动力学直接数值模拟vortex-DNS求解器[4](一套基于Fourier法, 一套基于紧致差分谱方法). 然而，DNS求解器无法用于工程仿真。因此，团队自主推导了基于自适应LES模型理论[5]的涡动力学-LES模型表达式，并将其编写成vortex-LES模块耦合至vortex-DNS求解器，拟进一步进行验证。如图1b所示，DNS 323模拟结果与DNS 1283的结果差异较大，原因在于粗网格DNS无法刻画小尺度的湍流脉动。拟采用vortex-LES模型将323的亚格子脉动捕捉刻画，从而使得LES 323模拟结果与DNS 1283的结果验证吻合。团队同步开发了并行计算的后处理求解器，用于处理海量湍流数据及其湍流统计矩，谱等需要大量数据样本空间进行系综平均的工作，可将科研人员从繁琐枯燥的计算中解脱出来，从而集中精力研究物理模型和问题。

拟招聘一名博士后，进入北京航空航天大学与天目山实验室联合博后工作站工作，对不可压缩各向同性均匀湍流进行vortex-DNS和vortex-LES的湍动能和能量谱等验证。上述工作完成后的可选工作：结合壁模型最新研究[6]，自主理论推导壁面修正效应模型Wall-model，并在不可压缩槽道湍流中进行vortex-DNS和vortex-WMLES的速度型和脉动速度型等验证。

a) 瞬时涡量场	b) 衰减湍流耗散率验证
图1 不同网格解析度的Taylor-Green衰减湍流DNS统计量与参考解的对比

团队简介

多相流理论和数值仿真团队隶属于天目山实验室绿色民机中心责任教授潘翀团队，负责人李青副研究员，西北农林科技大学本科，北京大学硕士，图卢兹大学博士，中国空气动力研究与发展中心博后。在气动中心博后期间，负责建设颗粒两相流源代码仿真平台，已交付求解器，受理6个专利，发表3篇论文[7-9]。博后出站入职天目山实验室后，组建了多相流团队，负责气、液、冰、颗粒多相多介质仿真平台建设，成果包括2篇国际会议报告，7篇sci论文在投，10个专利受理。目前团队自主研发并验证的源代码并行软件有：单相流vortex-DNS求解器，通用DEM颗粒求解器，气液两相流DNS求解器。此外，为了更好地自主可控，团队还研发了源代码数学库：快速Fourier变换库(对标FFTW，通过MPI算法优化加速10倍)，大规模稀疏矩阵求解器(对标petsc, Blas库)，多重网格Poisson求解器等。 团队正在进行软件平台的GPU化，计划在1-1.5年内，将现有的所有源代码软件从Fortran CPU并行版本升级至C/C++ CPU&GPU异构加速版本。

薪酬

参见天目山实验室官网，总50w+package(32w是实验室工资,外加杭州市配套2年，税前)/年,第3年32w,不能超过3年)，考核通过可留实验室工作。博后出站留杭工作，杭州市配套40w的一次性现金补贴(税前)。

职位要求

1.扎实的数学力学背景

2.有理论或计算湍流研究的经历

3.(可选) 熟悉Fortran编程语言

4. 985高校博士毕业

5.一名副教授/教授推荐

6.对科研有热情

7.发表流体力学领域的SCI论文若干

请将个人简历投递至团队联系邮箱：bhtl008@tmslab.cn

参考文献

[1] Yan Fei, Y Liu, and L Lu. Modification of realizable κ-ε model for tipleakage flow in an axial compressor rotor. J. Eng. Thermophys, 2019.

[2] X. Wu, J. Wu, J. Wu. Effective vorticity-velocity formulations for threedimensional incompressible viscous flows, Journal of Computational Physics,1995

[3] E. Weinan, J.-G. Liu. Finite difference methods for 3d viscous incompressible flows in the vorticity–vector potential formulation on nonstaggered grids, Journal of Computational Physics, 1997

[4] Qing Li et al. A 3D Incompressible Vorticity-Stream-Potential formulas based Direct Numerical Simulation Solver, Journal of Computational Physics, 2024, in preparation

[5] Germano et al. A dynamic subgridscale eddy viscosity model, Physics of Fluids,1991

[6] Bae et al. Dynamic slip wall model for large-eddy simulation,J. Fluid Mech. 2019

[7] 李婷婷等. 高焓可压缩流动热辐射颗粒两相流理论分析,北京大学学报，2022

[8] 李青等. 高焓流动中的可压缩颗粒求解器（第1 部分）：考虑多物理效应的点力颗粒两相流理论方程，空气动力学学报，2023

[9] 李青等. 高焓流动中的可压缩颗粒求解器(第2 部分): 数值方法及其验证，北京大学学报，2024