自相似逆压梯度湍流边界层的外层标度
流体动力学
2019-12-12 v1
摘要
预测如飞机机翼或燃气涡轮叶片上凸面湍流边界层（TBL）流动是一个具有挑战性的问题。寻找广泛逆压梯度（APG）范围内 TBL 湍流统计量的普适标度律仍未解决。在此，我们引入 APG-TBL 的特征长度和速度尺度，并将 Kitsios 等人（{\it J. Fluid Mech.}，卷 829，2018，页 392--419）近期典型自相似 APG-TBL 的湍流统计量无量纲化。该特征长度尺度称为“剪切厚度” ，定义为湍流剪切流中主动剪切区域末端的位置，此处由动能和耗散率归一化的无量纲剪切率近似为常数。接着，我们展示了使用基于总剪切应力的称为“摩擦-压力速度” 的混合速度的普适标度。结果表明，广泛 APG 范围内 TBL 的速度脉动和雷诺应力与零压梯度（ZPG）TBL 吻合良好。本标度用于标度 TBL 中的动能平衡，并与其他剪切流比较。此外，假设惯性区局部平衡，还获得了小尺度属性即涡量使用 和 的标度。本面向壁面有界剪切流（包括广泛压力梯度范围内的 TBL）的标度意味着，在适当标度下底层瞬时湍流结构具有共同特征，是湍流模型开发与应用的关键。
引用
@article{arxiv.1912.05143,
title = {Outer scaling of self-similar adverse-pressure-gradient turbulent boundary layers},
author = {Atsushi Sekimoto and Vassili Kitsios and Callum Atkinson and Julio Soria},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.05143},
year = {2019}
}