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连续表面波湍流中标量输运的直接数值模拟。 (英语) Zbl 1383.76253号

小结:采用直接数值模拟方法研究了渐进水波湍流中被动标量的输运。在波面填充网格上,采用伪谱和有限差分相结合的方法模拟了波面上方的流场和标量场。考虑了三种代表性的波龄(即波-风速比),分别对应于慢、中、快风波。对于每个波条件,标量输运考虑四个施密特数。研究发现,渐进表面波的存在会导致标量场发生明显的波相相关变化,相位依赖性随波龄变化。不同年龄的标量波的时间和平面平均剖面显示出与平壁湍流中的垂直结构相似的垂直结构,但平均标量剖面的von Kármán常数和有效波面粗糙度随波龄变化很大。根方标量涨落和水平标量通量的剖面在粘性子层中表现出良好的标度性,符合先前报道的平壁湍流标度律,但在粘性壁区具有明显的波诱导变化。由于波峰迎风面上方有一个负垂直通量区,粘性子层中垂直标量通量的剖面与报道的平壁湍流标度律存在明显差异。直接观测和基于象限的条件平均表明,标量涨落和通量的波相关分布与湍流中的相干涡旋结构高度相关,在形状和择优位置上都表现出明显的波相关特征。

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76F40型 湍流边界层
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