脉动流经城市建筑群的湍流结构
摘要：非定常性对大气边界层的能量、质量和动量的传输有重要影响。过去的研究主要集中在稳态大气边界层流动上，而现实中的大多数大气边界层流动都是非定常的，对这种情况下相干结构的彻底研究仍不充分。为了填补这一空白，本研究研究了非定常引起的大气边界层湍流的拓扑变化及其对动量传输的影响。通过对脉动开放河道流动在一组表面安装的立方体上的大涡模拟结果进行分析，重点关注惯性亚层，并与相应的恒定压力梯度情况进行对比。分析结果表明，流动脉动主要影响了排泄-扫流模式。对瞬时湍流结构、两点自相关和有条件平均的流场的检查显示，这种模式主要受到相位依赖的剪切速率的影响。从湍流结构的角度来看，这种影响归因于毛刺涡的几何形状的变化。剪切速率的增加（减少）使毛刺涡加强（放松），从而导致排泄的频率增加（减少），并且将其对总动量通量的贡献放大（减小）。此外，毛刺涡包的大小会根据组成它们的毛刺涡而发生变化，而在脉动周期内，包的倾角保持不变。研究结果强调了非定常性对大气边界层湍流结构和动量传输的重要影响。
作者：Weiyi Li and Marco G. Giometto
论文ID：2307.11203
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-07-24