近壁湍流的内外分解研究

【作者】 王丽敏； 胡锐锋； 郑晓静；

【机构】 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室； 西安电子科技大学机电工程学院；

【摘要】 本文利用雷诺数Re_τ=180～5200的槽道湍流直接数值模拟数据,将近壁y~+<100的湍流场分解为内区小尺度和外区大尺度结构的足迹两部分。通过分析不同速度分量的脉动强度、预乘能谱和概率密度分布,以及涡结构强度和方向的统计特性,证实所提取出的内区小尺度湍流在Re_τ≥1000时具有与雷诺数无关的普适性质。但在Re_τ=180～600范围的小尺度湍流具有低雷诺数效应,其速度分量和涡结构的统计特性均与雷诺数有关,主要原因可能是近壁涡结构随雷诺数增大而逐渐增强,并在Re_τ=1000时达到饱和值。对于外区大尺度结构的近壁足迹部分,其总体强度随雷诺数增大而增强,而预乘能谱的小尺度部分在Re_τ≥1000可以被粘性尺度所标度。此外,在本文所考虑的雷诺数范围内,外区大尺度结构足迹对内区小尺度运动的平均振幅调制作用很小。更多还原