纵向墙面外力对湍流阻力的减小。第二部分：高雷诺数实验
摘要：高摩擦雷诺数下边界层的湍流拖曳减少的测量 高摩擦雷诺数在$4500 \le Re_{\tau} \le 15000$范围内测量了边界层中的湍流拖曳减少。本文研究了使用顺流行波和横向壁面振动的方法的功效，包括两种激励方式：（i）内调比激励（ISA），在本研究的第1部分中进行了研究，其针对相对高频率的近壁周期结构，以及（ii）外调比激励（OSA），这是由Marusic等人（Nat. Commun., vol. 12, 2021）最近提出的，针对高雷诺数流动中的较低频率外尺度运动。使用了多种实验技术，包括浮动元素平衡来直接测量皮摩擦阻力，热丝流速测量来获取长时间涡动速度和壁面剪切应力，以及立体化-PIV（粒子成像测速）来测量边界层各个速度分量的湍流统计特性。在ISA途径下，可以实现高达25\%的拖曳减少，但由于高频激励的高输入功率成本，大部分情况下会出现净节能损失。然而，低频OSA途径由于其较低的输入功率要求，被发现始终能够实现5-10\%的正净节能，同时实现5-15\%的适度拖曳减少。这些结果表明OSA是高雷诺数应用中节能减阻的一种有吸引力的途径。研究发现，ISA和OSA策略会产生复杂的跨尺度相互作用，导致在边界层上的广泛长度和时间尺度范围内湍流波动的衰减。
作者：Dileep Chandran, Andrea Zampiron, Amirreza Rouhi, Matt K. Fu, David Wine, Brian Holloway, Alexander J. Smits, Ivan Marusic
论文ID：2211.03718
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-09