卡门常数与湍流管道中平均流的精确预测
流体动力学
2012-01-04 v2
摘要
卡门常数 \kappa 广泛应用于大气科学和工程湍流建模，由普朗特于1925年和冯·卡门于1930年提出，用于描述湍流壁面边界层的平均速度，在近壁重叠区产生对数剖面。八十多年来，其值一直被认为约为0.41。但近来，许多人认为它并非一个常数，因为不同流动和不同雷诺数(Re)下测量值存在变化。本文展示了一种多层解析理论，将 \kappa 重新解释为重叠区和外流区的全局常数，并提出了一种新的测量方法。新确定的值为0.45，适用于槽道和管道。结果表明，这一新的 \kappa 值与其他壁面常数一起，能在高Re（高达4000万）管道流动的所有点上以99%的精度预测平均速度数据。该理论还描述了有限Re效应，并发现了摩擦雷诺数（即 Re_\tau）=5000处的转变。本文实现了对典型管道和槽道流动中湍流输运的精确建模，并提议该模型适用于一大类湍流流动。
引用
@article{arxiv.1112.6310,
title = {Karman constant and accurate mean flow prediction in a turbulent pipe},
author = {Zhen-Su She and Xi Chen and You Wu and Fazle Hussain},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.6310},
year = {2012}
}
备注
20 pages, 6 figures