湍流边界层中有限尺寸球体的三维追踪

在 $Re_{{\tau}}=700$ 和 1300（$d^+ = 60$ 和 120）的湍流边界层中，研究了比重分别为 1.003、1.050 和 1.150 的单个磁性蜡球运动。球体表面布满标记点，以通过高速立体成像监测其平动与转动。从光滑壁面静止释放后，每个球体通常在等于一个边界层厚度的流向距离内强烈加速，随后接近近似终端速度。具有足够净向上力的球体在释放后一旦离开壁面便抬升，之后又向壁面下落。这些球体主要在壁面上方的流体中平动，经历跳跃或再悬浮，各轴转动极小。相比之下，释放后未抬离壁面的球体主要沿壁面滑动。当它们向下游传播时，开始向前滚动并偶发较小幅度的抬离事件。所有观测到的抬离活动均局限于缓冲层与对数层。球体的平动与转动均受壁面湍流显著影响。