具有竖直非对称粗糙壁的泰勒-库埃特流的直接数值模拟

通过直接数值模拟研究了竖直非对称粗糙壁的旋转方向对泰勒-库埃特(TC)流输运特性的影响，泰勒数最高达 $\textit{Ta} = 2.39 \times 10^7$。结果表明，与光滑壁相比，带有竖直非对称条的粗糙壁能够增强无量纲扭矩 \textit{Nu}$_\omega$；更重要的是，在高 \textit{Ta} 下，内粗糙壁顺时针旋转（流体被条纹较陡斜坡侧剪切）相较于逆时针旋转（流体被条纹较缓斜坡侧剪切）因对角速度通量的对流贡献更大而导致明显更大的扭矩增强，尽管在低 \textit{Ta} 下旋转方向对扭矩的影响可忽略不计。高 \textit{Ta} 下竖直非对称粗糙壁顺时针旋转引起的更大扭矩增强可解释为：由于 TC 系统中间隙中部朝向粗糙壁的有偏方位角速度更大，粗糙壁与主流体的耦合更强；以更大雷诺应力和更薄边界层表现的湍流强度增加；以及粗糙壁表面压力对扭矩的贡献更为显著。