大型封闭转子-定子系统中Bödewadt层的湍流特性

将三维（3D）直接数值模拟与实验室研究相结合，描述了封闭环形转子-定子空腔内的湍流，该空腔具有大的宽高比 G=(b-a)/h=18.32 和小的半径比 a/b=0.152，其中 a 和 b 是旋转盘的内外半径，h 是盘间距。所考虑的旋转速率 Ω 相当于旋转雷诺数 Re=Ωb2/ν=9.5×104，其中 ν 是流体的运动粘度。这对应于实验室进行实验时的值，实验表明定子边界层是湍流的，而转子边界层仍然是层流的。将三维计算结果与速度测量值进行比较，在平均场和湍流场上均获得了良好的一致性。通过与文献中现有数据的湍流特性比较，结果进一步证明了在该雷诺数下存在弱湍流。在定子侧观察到近似自相似的边界层行为。结构参数 a1 降低到典型值 0.15 以下以及不同特征角沿壁法向的变化表明该边界层是三维的。对条件平均速度进行了象限分析，以识别不同事件（喷射和扫掠）对产生涡旋结构的雷诺剪切应力的贡献。在条件平均象限分析中观察到的不对称性主要由该Bödewadt层中的雷诺应力产生事件主导。此外，发现第一类涡旋（具有正的壁诱导速度）是产生特殊强事件的主要来源，这与Lygren和Andersson的结论一致。