有压力梯度的湍流边界层中保持应力结构的空间特征
流体动力学
2025-05-16 v1
摘要
我们使用四个直接数值模拟数据库研究了非平衡压力梯度湍流边界层中的雷诺剪切应力携带结构。数据库包括两种非平衡压力梯度边界层情形和两种均匀剪切湍流情形。我们检验并比较了雷诺剪切应力结构（具体为扫掠和排出）在所有情形中的空间组织与形状。分析包括边界层中五个流线位置，位置在压力梯度符号、强度及上游历史方面有所不同。对于边界层，考虑两种三维速度场：完全空间场和基于泰勒冻结湍流假设的时空场。结果比较表明，扫掠和排出形状的统计特性对在泰勒假设中选择的传播速度较为敏感。在尺度范围为1至10个科尔森尺度时，扫掠和排出的形状在所有流动中保持一致，这表明均匀剪切在所有情形中发挥类似作用，推动雷诺剪切应力携带结构的形成，并贡献于湍流产生。不同类型的扫掠和排出形成并列的副对，相同类型的结构则沿上游-下游方向排列。这种行为在压力梯度变化或上游历史的影响下仍然保持不变，强调了局部均匀剪切的支配性影响。
引用
@article{arxiv.2505.10285,
title = {Spatial Features of Reynolds-Stress Carrying Structures in Turbulent Boundary Layers with Pressure Gradient},
author = {M. Ali Yesildag and Taygun R. Gungor and Ayse G. Gungor and Yvan Maciel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.10285},
year = {2025}
}