浅析大涡模拟在古生态学中的应用

作     者：冯文谦 李启剑 那琳 张景新 李越 FENG Wenqian;LI Qijian;NA Lin;ZHANG Jingxin;LI Yue

作者机构：古生物学与油气地层应用重点实验室中国科学院南京地质古生物研究所南京210008 中国科学院大学北京210008 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 上海交通大学水动力学教育部重点实验室上海200240 

出 版 物：《微体古生物学报》 (Acta Micropalaeontologica Sinica)

年 卷 期：2024年第41卷第1期

页      面：65-77页

核心收录：

学科分类：070903[理学-古生物学与地层学(含：古人类学)] 0709[理学-地质学] 07[理学] 

基　　金：国家自然科学基金(42372039) 中国科学院青促会项目(2019310)共同资助 

主　　题：大涡模拟 计算流体力学 古生态 生物力学 古杯动物 

摘      要：计算流体力学(CFD)作为一种用计算机来模拟流体实际流动情况的前沿分析方法,是流体力学问题的定量化求解工具。近年来, CFD在古生态学(特别是化石功能学)方面得到了越来越广泛的应用。虽然CFD包含多种湍流计算模型,但早期对古生物化石的仿真模拟实验主要基于雷诺平均数值模拟(RANS)。本文以寒武纪已灭绝的高钙化海绵动物——“规则古杯动物化石模型为例,应用基于大涡模拟(LES)的湍流数值计算模型进行相关的流体力学模拟与分析。同时,应用RANS模型并以相同的流体动力学参数进行仿真模拟,从而详细比较不同计算模型间的差异。CFD结果重现了古杯动物在海底古水流环境下的流体力学特征, LES和RANS实验共同揭示了“规则古杯动物独特的骨骼形态在其滤食以及有性繁殖等方面的适应性优势。与RANS模型相比, LES这一计算模型在本案例中呈现出更高精度的模拟结果,值得在相关研究中作进一步的推广。