圆管湍流直至 $Re_{\tau} \approx 6000$ 的单点统计
流体动力学
2021-09-22 v2
摘要
我们利用 Navier--Stokes 方程的直接数值模拟(DNS)研究了横截面为圆形的光滑直管中直至 的湍流流动。DNS 结果突显了与普朗特摩擦定律的系统偏差,约为 ,若外推至极端雷诺数时偏差将约为 。对 DNS 摩擦系数的数据拟合得到估计的冯·卡门常数 ,该常数能很好地拟合平均速度剖面,并支持典型壁面有界流动的普适性。同一常数也适用于管道中心线速度,从而支持了如下论断:极端雷诺数下管道流动的渐近状态应为塞状流。在所考察的雷诺数下,未发现轴向速度方差内层峰值对数增长饱和的证据。尽管我们的 DNS 中并未直接出现速度方差的外层峰值,我们提供了有力证据表明它应出现在 ,这是由于在外层壁面层的大部分区域中湍流产生超过耗散,从而否定了经典平衡假设。
引用
@article{arxiv.2103.13383,
title = {One-point statistics for turbulent pipe flow up to $Re_{\tau} \approx 6000$},
author = {Sergio Pirozzoli and Joshua Romero and Massimiliano Fatica and Roberto Verzicco and Paolo Orlandi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.13383},
year = {2021}
}