关于基于跨向墙强迫的湍流 drag reduction 最优周期
流体动力学
2026-04-15 v1
摘要
使用直接数值仿真研究由跨向墙振荡控制的湍流通道流，以改进跨向强迫对皮肤摩擦 drag 的减缓方式。谐波墙振荡产生周期性横向斯托克斯层，其厚度 由强迫周期 决定。虽然已知存在可最大化 drag reduction 的最优 ，但其物理意义尚不明确。为阐明其意义，我们通过增加跨向体力来扩展横向斯托克斯层。在此表述中， 和 脱钩，可以独立变化。因此，振荡墙表现为跨向强迫的一种特殊且次优情况。获得最佳性能的条件为显著较小的 和较大的 ，这些条件不同于经典斯托克斯层。对于所检查的条件，维数数和强迫幅度保持不变，最大 drag reduction 增加约三分之一，而最大净能源节省从 提升至 。这些发现表明，基于跨向强迫的 drag reduction 策略值得重新审视：墙振荡仅是一种可能的致动方法，远非最有效者。
引用
@article{arxiv.2604.12074,
title = {On the optimal period of spanwise wall forcing for turbulent drag reduction},
author = {Maurizio Quadrio and Federica Gattere and Marco Castelletti and Alessandro Chiarini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.12074},
year = {2026}
}