展向壁面强迫的湍流减阻。第二部分：高雷诺数实验
流体动力学
2023-08-09 v2
摘要
在此，我们给出了摩擦雷诺数在 范围内边界层中湍流减阻的测量结果。该方法利用展向壁面振荡的流向行波，我们针对两种驱动机制研究了其有效性：(i) 内尺度驱动（ISA），如本研究第一部分所探讨的，其针对近壁循环的相对高频结构；(ii) 外尺度驱动（OSA），由 Marusic 等人（Nat. Commun., vol. 12, 2021）近期针对高 流动提出，其针对较低频率的外尺度运动。我们使用了多种实验技术，包括浮动元件天平直接测量表面摩擦阻力、热线风速仪获取长时间脉动速度与壁面剪切应力，以及立体粒子图像测速（stereoscopic-PIV）测量边界层内所有三个速度分量的湍流统计特征。在 ISA 路径下，实现了高达 25% 的减阻，但主要由于高频驱动所需的高输入功率成本而导致净节能为负。然而，低频 OSA 路径因其较低的输入功率需求，在 5–15% 的中等减阻下，持续产生 5–10% 的正净节能。结果表明，OSA 是高雷诺数应用中节能减阻的一种有吸引力路径。研究发现，ISA 和 OSA 策略均产生复杂的跨尺度相互作用，导致边界层内广泛长度和时间尺度上的湍流脉动衰减。
引用
@article{arxiv.2211.03718,
title = {Turbulent drag reduction by spanwise wall forcing. Part 2: High-Reynolds-number experiments},
author = {Dileep Chandran and Andrea Zampiron and Amirreza Rouhi and Matt K. Fu and David Wine and Brian Holloway and Alexander J. Smits and Ivan Marusic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.03718},
year = {2023}
}