riblet 用于分离湍流边界层的应用
应用物理
2025-12-03 v1
摘要
我们进行了对三角 riblet（尖角 (T9) 和 (T6)）分离湍流边界层 (TBL) 的直接数值模拟。我们的设置遵循 Wu 等人 (J. Fluid Mech., vol. 883, 2020, p. A45) 的分离 TBL 研究。 在参考位置生成平衡零压力梯度 (ZPG) TBL，随后施加高斯抽吸轮廓以创建分离气泡。 ZPG 在 riblet 上的 TBL 与基准光滑情况的动量厚度雷诺数匹配为 （摩擦雷诺数 224）。我们采用经过验证的谱元求解器，利用其非结构网格特性生成基于 TBL 中湍流尺度的最优网格。在参考位置，T9 和 T6 riblet 分别增加和减少阻力，对应的粘性缩放间距为 52 和 13。我们发现对于两种 riblet 情形，平均分离位置出现在参考位置之后 140 的距离 downstream，比光滑情况的平均分离距离 (170) 短 18%。这与持续加大的逆压梯度使得 Kelvin-Helmholtz (KH) 卷轮在 riblet 上逐渐增强有关。 KH 卷轮穿透进入湍流分离气泡中，相对于 mean separation location 上游的 KH 卷轮具有显著更大的尺寸和相干性。
关键词
引用
@article{arxiv.2512.02035,
title = {Application of riblets to separating turbulent boundary layers},
author = {Amirreza Rouhi and Vishal Kumar and Oriol Lehmkuhl and Wen Wu and Melissa Kozul and Alexander J. Smits},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.02035},
year = {2025}
}