Lee, T.-W. (2024). A universal integral scaling of the mean velocity profiles in turbulent wall-bounded flows. Turbulent Shear Flow Phenomena, Montreal, Canada.
本研究旨在探索一種通用的尺度律,以描述不同雷諾數、可壓縮性和壓力梯度下的湍流壁面流動的平均速度剖面。
研究人員分析了不可壓縮、可壓縮和逆壓梯度 (APG) 通道流的直接數值模擬 (DNS) 數據。他們沒有採用傳統的速度和壁面坐標歸一化方法,而是提出了一種基於速度剖面相對於壁面坐標積分的替代尺度律。
研究發現,通過將速度剖面相對於壁面坐標進行積分,可以得到一個幾乎通用的剖面,該剖面適用於從壁面到中心線或自由流邊界條件的整個流動區域。這種積分尺度律適用於不可壓縮、可壓縮和 APG 流動,只需稍作修改。
基於速度剖面積分的尺度律提供了一個通用的框架,用於理解和預測不同流動條件下的湍流壁面流動的平均速度剖面。該方法基於粘性效應的歸一化,表明粘性調整後的動量含量是恆定的,並且這種壁區域條件決定了整個邊界層的動量分佈。
這項研究為湍流壁面流動的平均速度尺度提供了一種新的視角。基於積分的尺度律有可能改進湍流模型,並促進對不同流動條件下壁面湍流的更深入理解。
該研究主要依賴於通道流的 DNS 數據。需要進一步研究以驗證其他壁面流動(例如邊界層和管道流)的積分尺度律的適用性。此外,探索該尺度律背後的物理機制將是未來研究的一個有趣方向。
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