探索渗透性和粗糙度对湍流边界层效应的解耦
摘要：边界层流经过真实多孔壁可能包含壁渗透性和壁粗糙度的影响。这两个影响通常在粗糙壁流的背景下进行研究，即通过定义“粗糙度”长度或等效参数来捕捉表面对动量亏缺/阻力的影响。本研究检验了Esteban等人（2022年）的假设，即可以利用独立获得的渗透性和粗糙度信息，将多孔壁上的湍流边界层建模为粗糙度和渗透性效应的叠加。我们在高雷诺数($14400≤ Re_{au}≤ 33100$)下进行了风洞实验，对不同组合的多孔壁进行了测试，在给定可渗透壁上覆盖不同粗糙度。同时对可渗透壁和粗糙壁进行了独立测量，得到相应的长度尺度。通过对所有这些测量数据的平均流动分析，建议可以得到一个经验公式，其中动量亏缺($ΔU^+$)被建模为独立获得的粗糙度和渗透性长度尺度的组合。该公式假设在这些不同表面上存在外层相似性，在高雷诺数下被证明是有效的。最后，这种解耦方法等效于相应渗透性和粗糙度长度尺度的面积加权幂均值，与Hutchins等人（2023年）最近提出的捕捉异质粗糙表面效应的方法一致。
作者：D.D. Wangsawijaya, P. Jaiswal, and B. Ganapathisubramani
论文ID：2302.14821
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-26