曲率对近壁湍流结构的影响
摘要：平面通道底壁上有一个与墙面垂直位置的湍流结构高度相当的小凹凸凹突起，描述了近壁湍流与壁面曲率之间的相互作用。分析从由直接数值模拟生成的数据库开始，并基于非同性推广的科尔莫哥洛夫方程，即二阶结构函数张量的准确收支方程。描述了凹凸突起对壁面循环、能量产生、再分配和转移的影响。在凹凸突起的上游侧，从平均流动中流失的能量减少以维持流向波动，并且高速流向速度和低速流向速度的条纹减弱并在横向方向上拉伸。然而，在凹凸突起的顶部后，流向波动的产生增加，条纹变得更强烈，并逐渐恢复其特征的横向尺度。壁向波动，因此准流向涡旋，由上游侧的平均流动维持，而能量从垂直波动流向平均场。在上游侧的凹曲部分，近壁波动形成与泰勒-格特勒涡旋的早期发展一致的横向速度结构。通过分析尺度空间的压力应变项来描述它们的演化。给出了凹凸突起流动的示意图，根据曲率和流向压力梯度的符号确定了不同的区域。
作者：Davide Selvatici, Maurizio Quadrio and Alessandro Chiarini
论文ID：2308.09039
分类：Fluid Dynamics
分类简称：physics.flu-dyn
提交时间：2023-08-21