相同压力分布但不同表面曲率的两个边界层的直接数值模拟

我们使用一对直接数值模拟来研究曲率和压力效应。其中一个模拟具有一个高斯测试凸起和一个平直的对壁，而另一个模拟具有一个平直的测试壁面，并在一个多孔对边界上施加吹/吸分布，调整该分布以产生相同的压力分布。吹吸分布的计算是在势流中进行的，忽略了边界层。众所周知，这个指定压力分布的问题对于短波是不适定的。我们通过考虑一个与壁面到对壁面距离相比非常平滑的压力分布来解决这个问题。一旦发生分离，该问题也是不适定的。尽管如此，在分离点上游，粘性流的压力分布最终与指定的压力分布非常接近，因此比较仅限于该区域。在入口区域，两个边界层具有基本相同的厚度，并且湍流发展良好，这对于进行有效的比较至关重要。研究的重点是顺压梯度和逆压梯度下的附着流。与边界层厚度相比，凸曲率足够强，使得应变率张量在凸起顶部降至接近零。在顺压梯度区域形成了一个强烈的内层，其厚度比来流边界层薄一个数量级。曲率的影响符合预期：凹曲率适度地提高了表面摩擦，尽管没有产生Görtler涡，而凸曲率则降低了表面摩擦。压力梯度仍然主导着物理过程。不幸的是，常见的湍流模型在两种流动中接近其峰值处都高估了表面摩擦，并且即使包含了曲率修正，也低估了曲率效应。