Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của số Reynolds đến lớp biên turbulence có phân tách, tái gắn kết và phục hồi
Tóm tắt
Bài báo hiện tại đề cập đến các nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của số Reynolds đến lớp biên rối với sự phân tách, tái gắn kết và phục hồi. Số Reynolds độ dày động lượng dao động từ 1,100 đến 20,100 với một đường hầm gió được bao bọc trong một bồn áp suất bằng cách thay đổi mật độ không khí và tốc độ của đường hầm gió. Một thiết bị đo vận tốc laser Doppler được thiết kế đặc biệt với độ phân giải cao cung cấp các phép đo rối được giải quyết hoàn toàn trong toàn bộ khoảng số Reynolds. Các thí nghiệm chỉ ra rằng dòng chảy trung bình là một hàm rất yếu của số Reynolds trong khi các đại lượng rối phụ thuộc mạnh vào số Reynolds. Các xoáy cuộn được tạo ra trong lớp cắt tách do sự không ổn định Kelvin-Helmholtz. Các quy mô số Reynolds thực nghiệm cho vận tốc trung bình và ứng suất Reynolds được đề xuất cho lớp biên phía thượng lưu, vùng phân tách và vùng phục hồi. Sự không ổn định uốn cong đóng vai trò quan trọng trong việc quy mô ở vùng phân tách. Dòng chảy gần tường phục hồi nhanh chóng phía hạ lưu của điểm tái gắn kết ngay cả khi lớp ngoài cách xa trạng thái cân bằng. Kết quả là, một lớp cân bằng ứng suất nơi quy mô lớp biên tấm phẳng là hợp lệ phát triển trong vùng phục hồi và lớn ra ngoài khi di chuyển về phía hạ lưu.
Từ khóa
#Số Reynolds #lớp biên #phân tách #tái gắn kết #hồi phục #rối #không ổn định Kelvin-HelmholtzTài liệu tham khảo
Adams EW, Johnston JP (1988) Flow structure in the near wall zone of a turbulent separated flow. AIAA J 26:932–939
Alving AE, Fernholz HH (1996) Turbulence measurements around a mild separation bubble and downstream of reattachment. J Fluid Mech 322:297–328
Bandyopadhyay PR (1991) Instabilities and large structures in reattaching boundary layers. AIAA J 29:1149–1155
Bandyopadhyay PR, Ahmed A (1993) Turbulent boundary layers subjected to multiple curvatures and pressure gradients. J Fluid Mech 246:503–527
Bradshaw P, Wong FYF (1972) The reattachment and relaxation of a turbulent shear layer. J Fluid Mech 52:113–135
Castillo L, George WK (2001) Similarity analysis for turbulent boundary layer with pressure gradient: outer flow. AIAA J 39:41–47
Castro IP, Epik E (1998) Boundary layer development after a separated region. J Fluid Mech 374:91–116
Castro IP, Haque A (1987) The structure of a turbulent shear layer bounding a separation region. J Fluid Mech 179:439--468
DeGraaff DB, Eaton JK (1999) Reynolds number scaling of the turbulent boundary layer on a flat plate and on swept and unswept bumps. Technical Report TSD-118, Stanford University
DeGraaff DB, Eaton JK (2000) Reynolds-number scaling of the flat-plate turbulent boundary layer. J Fluid Mech 422:319–346
DeGraaff DB, Eaton JK (2001) A high resolution laser Doppler anemometer: design, qualification, and uncertainty. Exp Fluids 20:522–530
Driver DM, Seegmiller HL, Marvin JG (1987) Time-dependent behavior of a reattaching shear layer. AIAA J 25:914–919
Eaton JK, Johnston JP (1981) A review of research on subsonic turbulent flow reattachment. AIAA J 19:1093–1100
Gillis JC, Johnston JP (1983) Turbulent boundary-layer flow and structure on a convex wall and its redevelopment on a flat wall. J Fluid Mech 135:123–153
Hancock PE (2000) Low Reynolds number two-dimensional separated and reattaching turbulent shear flow. J Fluid Mech 410:101–122
Kim J, Kline SJ, Johnston JP (1980) Investigation of a reattaching turbulent shear layer: flow over a backward-facing step. J Fluids Eng 102:302–308
Littell HS, Eaton JK (1994) Turbulence characteristics of the boundary layer on a rotating disk. J Fluid Mech 266:175–207
Monson DJ, Mateer GG, Menter FR (1993) Boundary-layer transition and global skin friction measurement with an oil-fringe imaging technique. SAE Technical Paper Series No 932550
Ölcmen MS, Simpson RL, George J (2001) Some Reynolds number effects on two- and three-dimensional turbulent boundary layers. Exp Fluids 31:219–228
Perry AE, Schofield WH (1973) Mean velocity and shear stress distributions in turbulent boundary layers. Phys Fluids 16:2068–2074
Pronchick S, Kline S (1983) An experimental investigation of the structure of a turbulent reattaching flow behind a backward facing step. Technical Report MD-42, Stanford University
Samuel AE, Joubert PN (1974) A boundary layer developing in an increasingly adverse pressure gradient. J Fluid Mech 66:481–505
Schofield WH (1981) Equilibrium boundary layers in moderate to strong adverse pressure gradients. J Fluid Mech 113:91–122
Simpson RL, Chew YT, Shivaprasad BG (1981a). The structure of a separating turbulent boundary layer. Part 1. Mean flow and Reynolds stresses. J Fluid Mech 113:23–51
Simpson RL, Chew YT, Shivaprasad BG (1981b) The structure of a separating turbulent boundary layer. Part 2. Higher-order turbulence results. J Fluid Mech 113:53–73
Smits AJ, Wood DH (1985) The response of turbulent boundary layer to sudden perturbations. Ann Rev Fluid Mech 17:321–358
Song S, DeGraaff BD, Eaton JK (2000) Experimental study of a separating, reattaching, redeveloping flow over a smoothly contoured ramp. Int J Heat Fluid Flow 21:512–519
Song S, Eaton JK (2002a) The effects of wall roughness on the separated flow over a smoothly contoured ramp. Exp Fluids 33:38–46
Song S, Eaton JK (2002b) Reynolds number effects on a turbulent boundary layer with separation, reattachment, and recovery. Technical Report TSD-146, Stanford University
Webster DR, DeGraaff DB, Eaton JK (1996) Turbulence characteristics of a boundary layer over a two-dimensional bump. J Fluid Mech 320:53–69
Zagarola MV, Smits AJ (1998) Mean-flow scaling of turbulent pipe flow. J Fluid Mech 373:33–79