自由来流湍流作用下边界层的线性和非线性感受性机制
流体动力学
2024-02-19 v1
摘要
本文考虑了对无前缘平板边界层在多种来流湍流强度下的大涡模拟。在输入-输出模型中，将不可压缩Navier-Stokes方程的非线性项视为外部强迫，我们成功分离了与数值域入口扰动相关的输入（其演化代表线性机制）和由三元相互作用引起的体积非线性强迫。利用这些，我们进行了模拟中测量到的流动统计量的完全重构，以量化受线性或非线性感受性机制影响更大的波数和频率对。在边界层内，近零频率的不同波数揭示了条纹结构。那些主要通过与来流涡量的线性相互作用而放大的条纹出现在上游并表现出瞬态增长，而由非线性强迫产生的条纹能量最高，出现在更下游的位置。后者的特征是其涡旋与层流边界层厚度成比例增长，且速度剖面与线性瞬态增长理论获得的最优放大一致。所提出的数值方法是通用的，可潜在地扩展到任何需要评估对来流扰动感受性的模拟中。
引用
@article{arxiv.2402.10306,
title = {Linear and nonlinear receptivity mechanisms in boundary layers subject to free-stream turbulence},
author = {Diego C. P. Blanco and Ardeshir Hanifi and Dan S. Henningson and André V. G. Cavalieri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.10306},
year = {2024}
}