规则排布微柱上简单剪切流的深入表征与分析,I. 流体惯性效应
流体动力学
2022-03-14 v1
摘要
通过高保真数值模拟,研究了规则排布微柱上的简单剪切流。待解决的关键问题包括四边形阵列微柱上简单剪切流的特征、流体惯性对基本流型的影响以及复杂表面摩擦的分解。结果表明,流动的特征是在流向相邻微柱间隙中一系列微观尺度回流涡。微涡的回流与越过柱顶的上层流动振荡产生局部流动平流。在较小雷诺数下,流体惯性弱,流型关于微柱中心对称。当雷诺数足够大时,流体惯性起作用并打破对称流型。上层流动向下倾斜,在微柱阵列上方流体流与微柱间空间流动之间形成螺旋长程平流。局部平流与长程平流构成了壁法线方向的输运机制。在微结构壁上,总摩擦包括微柱因表面流动剪切与流动压力产生的反作用力,以及底面因底面流动剪切产生的反作用力。对于较大雷诺数,流体惯性阻止流体沿微柱曲面流动,并减小微柱因流动剪切产生反作用力的等效剪应力。同时,流体惯性使上层流动更强烈地冲击微柱迎风侧,从而增大微柱因流动压力产生反作用力的等效剪应力。
引用
@article{arxiv.2203.05607,
title = {In-depth characterization and analysis of simple shear flows over regularly arranged micro pillars, I. Effect of fluid inertia},
author = {Yanxing Wang and Hui Wan and Tie Wei and Fangjun Shu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.05607},
year = {2022}
}