Abstract This paper proposes a method to identify low-pressure vortices with swirling motions around a vehicle by considering the two-dimensional pressure minimum. The existing sectional-pressure-minimum-and-swirl method combined with the finite difference method can be used to identify low-pressure vortices with swirling motions in homogeneous isotropic turbulence. To apply this method to the flow field around a vehicle, a method that extends the existing method to the finite volume method on unstructured grids and prevents the fragmentation of the vortex core lines was developed. To verify the proposed method, it was applied to the von Kármán vortices of the square cylinder on the unstructured grids. The results indicate that the von Kármán vortices, which involve low-pressure vortices with swirling motions, could be effectively captured using the proposed method. Finally, the proposed method was applied to the flow field around a vehicle. Compared with the existing method, the proposed method could better prevent the fragmentation of the vortex core lines. In addition, four known vortex structures around the vehicle could be identified by using the proposed method in combination with the isosurface method. Compared to other generally used methods in the field of vehicle aerodynamics, the proposed method could better identify the vortex core lines within a few minutes. These results demonstrate that the proposed method is effective for identifying the vortices around a vehicle. Graphic abstract

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通过考虑压力最小值识别车辆周围的涡流

摘要 本文提出了一种通过考虑二维压力最小值来识别车辆周围旋转运动的低压涡流的方法。现有的截面压力最小涡旋法与有限差分法相结合，可用于识别均匀各向同性湍流中涡旋运动的低压涡旋。为了将该方法应用于车辆周围的流场，开发了一种将现有方法扩展到非结构化网格上的有限体积方法并防止涡核线破碎的方法。为了验证所提出的方法，将其应用于非结构化网格上方形圆柱体的 von Kármán 涡旋。结果表明，von Kármán 涡流包含旋转运动的低压涡流，可以使用所提出的方法有效地捕获。最后，将所提出的方法应用于车辆周围的流场。与现有方法相比，该方法能更好地防止涡核线的破碎。此外，利用所提出的方法结合等值面方法可以识别车辆周围的四个已知涡结构。与车辆空气动力学领域其他常用的方法相比，所提出的方法可以在几分钟内更好地识别涡核线。这些结果表明所提出的方法对于识别车辆周围的涡流是有效的。图形摘要 所提出的方法可以更好地防止涡核线的破碎。此外，利用所提出的方法结合等值面方法可以识别车辆周围的四个已知涡流结构。与车辆空气动力学领域其他常用的方法相比，所提出的方法可以在几分钟内更好地识别涡核线。这些结果表明所提出的方法对于识别车辆周围的涡流是有效的。图形摘要 所提出的方法可以更好地防止涡核线的破碎。此外，利用所提出的方法结合等值面方法可以识别车辆周围的四个已知涡流结构。与车辆空气动力学领域其他常用的方法相比，所提出的方法可以在几分钟内更好地识别涡核线。这些结果表明所提出的方法对于识别车辆周围的涡流是有效的。图形摘要 所提出的方法可以在几分钟内更好地识别涡核线。这些结果表明所提出的方法对于识别车辆周围的涡流是有效的。图形摘要 所提出的方法可以在几分钟内更好地识别涡核线。这些结果表明所提出的方法对于识别车辆周围的涡流是有效的。图形摘要