关于多列粗糙度通道流动中次流结构与动力学的分析

由纵向异构表面粗糙度诱导的次流在决定工程相关指标（如表面阻力、对流热传递及空气标量输运）方面发挥着关键作用。虽然已有文献大多聚焦于规则排列的理想化粗糙配置，但现实表面常具有不规则性、聚类及地形复杂性，导致次流响应仍鲜了解。为填补这一空白，本文探讨作为粗糙聚类正则化类比的 multi-column 粗糙配置。利用大涡模拟 (LES)，系统性考察了在 cluster 密度和局部布置变化的理想化条件下次流的行为，观察到这些变化导致次流呈现不同极性。通过聚焦的参数研究，我们识别出由相邻列最外侧粗糙元素之间的横向间隙（归一化为通道半高）作为支配该极性的关键几何因子。除分析时间平均结构外，我们进一步考察了极性变化对次流瞬时动力学的影响。发现高动量和低动量流体区域随时间以混沌、非周期性方式交替。进一步分析垂直速度信号表明，垂直动量输运的变异性是次流动力学中持续且内在的特征。综合上述发现，本文提供了粗糙元素几何布置如何支配次流均匀结构与时间行为的全面图景。