×

分离边缘自相似逆压梯度湍流边界层的直接数值模拟。 (英语) Zbl 1460.76546号

摘要:给出了分离边缘自相似逆压梯度(APG)湍流边界层(TBL)直接数值模拟的统计特性。APG TBL具有基于动量厚度的雷诺数范围从(Re{delta_2}=570)到(13,800),自相似区域从(Re_{delta_2}=10000)到(12,300)。在该域内,平均无量纲压力梯度参数(β=39),其中单位密度为(β=delta_1P'_e/\tau_w\),位移厚度为(delta_1\),壁面平均剪应力为(tau_w \),远场压力梯度为(P'_e \)。该流量与之前的零压力梯度和类似雷诺数的轻度APG TBL(β=1)结果进行了比较。所有流动都是通过在平面上对TBL进行直接数值模拟生成的,其远场边界条件适用于所需的压力梯度。导出了自相似条件以及合适的长度和速度标度。当基于这些长度和速度标度进行无量纲化时,平均和雷诺应力剖面显示为崩塌。随着压力梯度的增大,平均流向速度剖面中尾迹区的范围增大,而对数层和粘性亚层的范围减小。APG TBL工况的雷诺应力、生成和耗散曲线显示出第二个外峰,随着压力梯度的增加,外峰变得更加明显,且在空间上更加局部化。该外峰位于平均速度剖面的拐点处,表明存在剪切流不稳定性。最大流向速度变化位于沿翼展方向波长为(δ_1)的壁面法线位置。总之,随着压力梯度的增加,流动的性质不像零压力梯度TBL,而更像自由剪切层。

MSC公司:

76层65 湍流的直接数值模拟和大涡模拟
76F40型 湍流边界层
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] delálamo,J.C.和Jiménez,J.2006湍流通道中的线性能量放大。《流体力学杂志》559,205-213·Zbl 1095.76021号
[2] Araya,G.和Castillo,L.2013-承受逆流压力梯度的湍流热边界层的直接数值模拟。物理学。流感25,095107。
[3] Atkinson,C.,Buchner,A.-J.,Sekimoto,A.,Kitsios,V.&Soria,J.2016自相似逆压梯度湍流边界层的实验测量。第20届澳大利亚流体力学会议论文集,澳大利亚珀斯,澳大利亚流体力学学会·Zbl 1460.76546号
[4] Aubertine,C.D.&Eaton,J.K.2005具有轻微逆压梯度的非平衡湍流边界层中的湍流发展。《流体力学杂志》532,345-364·Zbl 1125.76302号
[5] Borrell,G.、Sillero,J.A.和Jiménez,J.2013BG/P超级计算机中高雷诺数湍流边界层直接数值模拟的代码。计算。液体80、37-43·Zbl 1284.76007号
[6] Castillo,L.和Wang,X.2004非平衡湍流边界层的相似性分析。事务处理。ASME流体工程杂志126,827-834。
[7] Chawla,T.C.&Tennekes,H.1973壁应力可忽略不计的湍流边界层:奇异摄动理论。国际工程科学杂志.11,45-64·Zbl 0245.76046号
[8] Cheng,W.,Pullin,D.I.&Samtaney,R.2015平板湍流边界层分离和再附着的大涡模拟。《流体力学杂志》785、78-108·Zbl 1381.76124号
[9] Chong,M.S.、Soria,J.、Perry,A.E.、Chacin,J.,Cantwell,B.J.和Na,Y.1998使用DNS数据发现的边界剪切流湍流结构。《流体力学杂志》357,225-247·Zbl 0908.76039号
[10] Cutler,A.D.&Johnston,J.P.1989逆压梯度中湍流边界层的松弛。《流体力学杂志》200,367-387。
[11] Durbin,P.A.和Belcher,S.E.1992反向压力梯度湍流边界层的标度。《流体力学杂志》238、699-722·Zbl 0756.76032号
[12] Elsberry,K.,Loefler,F.,Zhou,M.D.&Wygnanski,I.2000对保持在分离边缘的边界层的实验研究。《流体力学杂志》423227-261·兹比尔0961.76505
[13] George,W.K.和Castillo,L.1993《压力梯度边界层:平衡边界层的另一种观点》。在近壁湍流中。爱思唯尔。
[14] Gungor,A.G.,Maciel,Y.,Simens,M.P.&Soria,J.2016大缺陷逆压梯度湍流边界层的缩放和统计。国际热流杂志59,109-124。
[15] Gungor,A.G.,Simens,M.P.&Jiménez,J.2012尾流扰动分离边界层的直接数值模拟。J.Turbul.134,061024。
[16] Harlow,F.H.&Welch,J.E.1965含自由表面流体随时间变化的粘性不可压缩流动的数值计算。物理学。流体8(12),2182-2189·Zbl 1180.76043号
[17] Kitsios,V.、Atkinson,C.、Sillero,J.、Borrell,G.、Gungor,A.G.、Jiménez,J.和Soria,J.2016自相似逆压梯度湍流边界层的直接数值模拟。国际热流杂志61(A),129-136·Zbl 1460.76546号
[18] Kitsios,V.,Cordier,L.,Bonnet,J.-P.,Ooi,A.&Soria,J.2010湍流通道三分解稳定性分析非线性涡流粘度闭合的开发。《流体力学杂志》664,74-107·Zbl 1221.76083号
[19] Kitsios,V.,Cordier,L.,Bonnet,J.-P.,Ooi,A.&Soria,J.2011关于具有湍流再循环的前缘分离翼型的相干结构和稳定性特性。《流体力学杂志》683、395-416·Zbl 1241.76205号
[20] Lee,J.-H.&Sung,J.2008逆压梯度对湍流边界层的影响。国际热流杂志29,568-578。
[21] Lele,S.K.1992具有光谱分辨率的紧致有限差分格式。J.计算。《物理学》103、16-42·Zbl 0759.65006号
[22] Lighthill,M.J.1963引言。边界层理论。在层流边界层中。牛津大学出版社。
[23] Maciel,Y.、Rossignol,K.-S.和Lemay,J.2006逆压颗粒外部区域的自我相似性。美国汽车协会J.442450-2464。
[24] Marusic,I.&Perry,A.1995A《边界层湍流结构的壁式模型》。第2部分。进一步的实验支持。《流体力学杂志》298、389-407。
[25] Mathis,R.、Duke,D.、Kitsios,V.和Soria,J.2008扩散s型管道中零网流量分离控制的使用。膨胀热。《流体科学》33,169-172。
[26] Mellor,G.L.1966压力梯度对光滑壁附近湍流的影响。《流体力学杂志》24,255-274。
[27] Mellor,G.L.和Gibson,D.M.1966平衡湍流边界层。《流体力学杂志》,第24225-253页。
[28] Monty,J.、Harun,Z.和Marusic,I.2011.逆压梯度湍流边界层的参数研究。国际热流杂志32,575-585。
[29] Na,Y.&Moin,P.1998分离湍流边界层的直接数值模拟。《流体力学杂志》374、379-405·Zbl 0974.76035号
[30] Nickels,T.B.2004承受大压力梯度的壁面流的内标度。《流体力学杂志》521,217-239·Zbl 1068.76040号
[31] Perot,J.B.1993《分步法分析》。J.计算。物理108,51-58·Zbl 0778.76064号
[32] Perry,A.和Marusic,I.1995A边界层湍流结构的wall-wake模型。第1部分:。附加涡流的延伸。《流体力学杂志》298361-388·Zbl 0849.76030号
[33] Perry,A.、Marusic,I.和Jones,M.B.2002关于任意压力梯度下湍流边界层的流向演化。《流体力学杂志》461,61-91·Zbl 1049.76032号
[34] Pope,S.B.2000湍流。剑桥大学出版社·Zbl 0966.76002号
[35] Rahgozar,S.&Maciel,Y.2011逆压梯度湍流边界层外部区域的低速和高速结构。实验热处理。《流体科学》351575-1587。
[36] Rheinboldt,W.1956Zur außeren randbedinging bei den grenzschichtgleichungen。Z.安圭。数学。机械36,153-154·Zbl 0073.20704号
[37] Sillero,J.2014高雷诺数湍流边界层。马德里政治大学博士论文。
[38] Sillero,J.A.、Jiménez,J.&Moser,R.D.2013雷诺数小于等于2000的壁面湍流的单点统计。物理学。流体25105102。
[39] Sillero,J.A.,Jiménez,J.&Moser,R.D.2014雷诺数小于等于2000时湍流边界层和通道的两点统计。物理。流体26105109。
[40] Simens,M.P.,Jiménez,J.,Hoyas,S.&Mizuno,Y.2009A湍流边界层的高分辨率代码。J.计算。物理228、4128-4231·Zbl 1273.76009号
[41] Simpson,R.L.,Strickland,J.H.和Barr,P.W.1977分离附近分离湍流边界层的特征。《流体力学杂志》79,553-594。
[42] Skáre,P.E.&Krogstad,P.-A.1994A分离附近的湍流平衡边界层。《流体力学杂志》272、319-348。
[43] Skote,M.&Henningson,D.S.2002分离湍流边界层的直接数值模拟。《流体力学杂志》471,107-136·Zbl 1026.76029号
[44] Skote,M.,Henningson,D.&Henkes,R.A.W.M.1998逆压梯度中自相似湍流边界层的直接数值模拟。流量涡轮机。燃烧室60,47-85·Zbl 0949.76044号
[45] Spalart,P.&Watmuff,J.1993具有压力梯度的湍流边界层的实验和数值研究。《流体力学杂志》249、337-371。
[46] Stratford,B.S.1959整个压力上升区域的零表面摩擦实验流。《流体力学杂志》8,143-155·Zbl 0084.41901号
[47] Townsend,A.A.1956《湍流剪切流的结构》。剑桥大学出版社·Zbl 0070.4302号
[48] Townsend,A.A.1960壁应力可忽略不计的湍流边界层的发展。《流体力学杂志》8,143-155·Zbl 0092.43501号
[49] Zagarola,M.V.&Smits,A.J.1998Mean-湍流管流的流量定标。《流体力学杂志》373、33-79·Zbl 0941.76510号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。