多孔格栅上的湍流流动: 近壁湍流和孔流振幅调制的改变
摘要：矩形立方体孔隙构成的多孔格栅上的紊流流动被进行了尺度解析的直接数值模拟研究。超出一定阈值（主要由壁垂直达西渗透性$K_y^+$确定），靠近壁面的紊流从其典型区域中转变，表现为条纹状结构，转变到另一个以类似Kelvin-Helmholtz（K-H）型不稳定性的跨向一致结构为特征的区域。这个渗透性阈值与之前使用渗透性壁条件作为多孔底床替代物所建立的研究结果相吻合。所有研究的底床相对于光滑壁面紊流流动均未实现阻力减小。在渗透性表面上，流动的一个重要组成部分是与孔隙几何形状相吻合并经历幅度调制（AM）的部分。这种孔隙相干流仍然在底床中显著存在，突出了多孔底床微结构在覆盖流动紊流时的重要性，这是在使用基于连续介质的方法模拟多孔介质流动或使用壁面边界条件等有效表示时无法考虑的一个方面。在类似K-H的区域中，AM的严重程度增加，这在设计用于输运过程的多孔底床时具有重要意义。这表明底床表面可以具有不同于其余部分的几何形状，并可以被设计成以特定方式影响覆盖流动。
作者：Seyed Morteza Habibi Khorasani, Mitul Luhar and Shervin Bagheri
论文ID：2210.10140
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-15