强迫压力梯度下轴对称湍流边界层结构：大涡模拟研究
流体动力学
2025-01-03 v1 计算物理
摘要
使用不可压大涡模拟研究受强迫压力梯度和弱横向曲率影响的轴对称湍流边界层的空间特征和结构。该边界层位于长度为基准的雷诺数为 的 20 度尾锥的身体旋转上。模拟结果与 Balantrapu 等人（J. Fluid Mech., vol. 929, 2021）的实验测量结果一致，并通过新的流场细节和物理洞见显著扩展了实验结果。平均流向速度剖面显示，对比零压力梯度平面边界层，呈现出缩短的对数区域和延长的湍流区域。采用嵌入式剪切层标度，平均速度及三维湍流强度的所有分量均观察到自相似性。流向速度涨落的方位波数谱在壁面法向方向具有两个峰值：一个位于约 100 个壁面单位的内峰，以及在湍流区域的外峰，其强度、波长和距离壁面的距离随下游方向增大。流向速度涨落的两点相关性显示，随着倾斜角度增加，湍流结构在下游方向的显著生长和拉伸。然而，相对于边界层厚度，相关结构在下游方向的尺寸减小。流向和壁面法向积分长度在边界层厚度上的分布类似于零压力梯度平面边界层，而方位积分长度则在下游站点偏离平面边界层行为。
引用
@article{arxiv.2501.01218,
title = {Structure of an axisymmetric turbulent boundary layer under adverse pressure gradient: a large-eddy simulation study},
author = {Di Zhou and Kan Wang and Meng Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.01218},
year = {2025}
}