抓取长度对湍流边界层在粗糙度阶跃后恢复的影响
流体动力学
2024-09-04 v1
摘要
近期研究聚焦于湍流边界层(TBL)对粗糙度阶跃的响应，为理解TBL的尺度和特征以及内层的发展提供了洞见。尽管已研究了各种阶跃组合，从光滑到粗糙、粗糙到光滑，但实现TBL在最小粗糙度抓取长度上返回其均匀粗糙行为的“要求”仍不清晰。此外，有限抓取长度的粗糙度函数(以及等效砂粒粗糙度)与无限抓取长度粗糙度函数之间的关系也未知。本研究确定了平滑到粗糙阶跃下TBL所需的最小“平衡抓取长度”，以及当抓取长度低于此最小阈值时局部皮肤摩擦力的预期误差。本文进行了实验研究，流体最初在光滑壁面上发展，然后通过使用P24砂纸片引入阶跃。本研究测试了12种粗糙度抓取长度，系统性地从 增加到 （其中 为粗糙度抓取长度， 为最长抓取情况的TBL厚度），在 的范围内测量。结果表明，实现完全平衡恢复所需的最小抓取长度为约 。此外，我们观察到当抓取长度为 时， 可恢复到其恢复值10%以内。这一信息允许我们将粗糙度抓取长度对皮肤摩擦力和粗糙度函数的影响纳入考虑。
引用
@article{arxiv.2409.02082,
title = {Effects of fetch length on turbulent boundary layer recovery past a step-change in surface roughness},
author = {Martina Formichetti and Dea D. Wangsawijaya and Sean Symon and Bharathram Ganapathisubramani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.02082},
year = {2024}
}