过渡粗糙区近壁湍流的调制

在过渡粗糙区对具有粗糙壁的湍流槽道进行了直接数值模拟。采用改进的流场三重分解研究了粗糙度对上方湍流产生的影响。该分解将粗糙度诱导的贡献从背景湍流中分离出来，后者基本上不含任何纹理足迹。对于小粗糙度，背景湍流未被显著改变，仅被位移至更靠近粗糙峰的位置，阻力变化与该位移成正比。随着粗糙度尺寸增大，背景湍流开始被修改， notably 表现为短而宽波长能量的增加，这与平均流的剪切流不稳定性的出现一致。提出了一个层流模型来估计粗糙度相干贡献，以及位移高度和粗糙峰处的速度。基于背景湍流中观察到的效应，将粗糙度函数分解为不同项以分析阻力变化的不同贡献，为预测模型奠定基础。