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湍流边界层中展向速度的大相干性。 (英语) Zbl 1404.76122号

摘要:使用一系列独特的大视场多摄像机粒子图像测速实验研究了湍流边界层中展向速度相干性的空间特征,这些实验被配置为在对数和尾流区域捕获边界层的流向/展向切片。摩擦雷诺数(Re_τ\approx 2600)被选为名义上匹配的模拟,被选为标称匹配的模拟J.A.西勒罗等人[“雷诺数达到(δ+约2000)时湍流边界层和通道的两点统计”,《物理流体》26,第10期,文章ID 105109(2014;doi:10.1063/1.4899259)],他之前曾根据展向速度的符号报告过边界层顶部边缘展向相干的倾斜特征,这里我们从实验中发现了一致的观察结果。在这项工作中,我们表明,展向相干中的这些倾斜特征与层边缘的间歇性湍流凸起有关,从而与湍流/非湍流界面的几何结构有关,并清楚地显示出两个反方向的倾斜特征。此外,一旦根据展向和流向速度的符号对速度场进行解构,这些特征也会出现在对数区域,这表明,在对数区域经常报告的水流速度相干的曲流与展向速度相干中更明显的对角线模式有关。此外,即使对展向相干中的倾斜度进行纯粹的视觉检查可能表明它在很大的空间范围内延伸(超过许多边界层厚度),但通过条件分析,我们表明这种相干仅限于名义上小于两个边界层厚度的距离。通过使用使用所附涡流模型构建的边界层的合成速度场,有助于解释这些发现,其中可以规定涡流大小的范围。该模型采用了一系列随机分布在壁面上的自相似块状涡流,与实验速度场进行了比较,结果显示两者在相当的空间范围内显示出沿翼展方向相干的倾斜特征。这些发现表明,跨向一致性中的倾斜特征可能与模型中使用的结构类似,从而提供了导致这种行为的可能支撑结构组成。此外,这些特征在空间范围上似乎仅限于流动中大规模运动的顺序。

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76F40型 湍流边界层
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