23 / 2022-05-29 09:28:09

三维波形床面波幅与波长变化对湍流动量输运的影响

三维波形床面,湍流动量输运,涡结构

自然床面多呈现复杂的三维特征，影响近壁湍流动量输运。本文采用大涡模拟对不同形状参数三维波形床面上的湍流动量输运进行数值模拟，分析了近壁动量的三维时空统计特征及形状参数的影响。结果显示，三维波形床面使流动发生绕流特征，随着床面波幅的增大，所有动量分量均呈现增大趋势；当展向波长增大时，动量统计量的展向分量减弱，而流向分量逐渐增强。三维波形床面湍流流动的粗糙度函数不会超过相同波幅条件下的二维波形床面（或三维波形极限展向波长床面）情形，表明三维波形床面促进流向流动。受壁面形状影响，波峰下游出现明显的分散喷射事件，表明存在强流向涡对。根据瞬时场涡结构，发现波幅变化控制流向涡的垂向弯曲程度，进而改变远离壁面处的湍流脉动；而展向波长变化控制流向涡的展向弯曲程度，并使展向方向的湍流脉动变化剧烈。