基于纤维粗糙表面的湍流过渡与近壁动力学
流体动力学
2026-01-26 v2
摘要
本研究利用大尺度涡流模拟 (LES) 探讨了纵向三角 riblet 对边界层流动中层流到湍流过渡的影响。考察了五种情形：一种是平板，另一种是四种带 riblet 的板子。其中三种 riblet 的纵横比为 2，另一种为 1。将排列成纵向三角 riblet 的阵列安装在平板上，并通过激励一个施加于布拉希斯速度轮廓的托尔明-希克森 (TS) 波来稳定区域内引发湍流过渡。纵向三角 riblet 可抑制 TS 波，从而降低湍流的增长率。对于较大的 riblet 高度 () 和宽度 ()，当内尺度 ，（其中 为两个 riblet 之间的间距）时，由 riblet 尖端产生的高频扰动会触发早期过渡。然而，将 riblet 间距增加到 可将过渡延迟 17.5%。所有情形都表现出较平板的更大阻力。对于 和 ，过渡被延迟 37%，整体阻力降低 8.8%。在最显著的结果中， 时，过渡延迟 47%，整体阻力降低 13.69%。较小的 riblet 在纹理尖端产生最小扰动，导致其过渡机制类似于平板，同时减小了压力损失、二次流和速度涡动。
引用
@article{arxiv.2505.12818,
title = {Transitional and Near-Wall Turbulence Dynamics over Rib-Roughened Surfaces},
author = {Ranjan Kushwaha and S. Sarkar and Gautam Biswas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.12818},
year = {2026}
}