Dependence of boundary layer thickness on layer height in laminar and transient convective regimes
本文研究了在层流和非稳态条件下，开放表面局部热源对流时边界层厚度与层高的关系。在较宽的瑞利数、不同的普朗特数和不同的长宽比下，测量了热羽流形成的努塞尔数和特征频率。结果表明，对于发展的（但非湍流的）对流，边界层厚度几乎与层高无关，它主要由外加温差和流体的物理性质决定。
2020-07-31 physics.flu-dyn
A Cautionary Note on the Thermal Boundary Layer Similarity Scaling for the Turbulent Boundary Layer
Wang和Castillo在论文X中提出了用于标定流过加热壁面的湍流边界层温度分布的经验参数。Wang和L. Castillo，J. Turbul.，4，1（2003）。他们展示了实验数据图，当使用新的缩放参数缩放时，这些图显示了相似性类型的行为。然而，实际上绘制的，以及实际上表现出相似型行为的，不是温度分布，而是通过从整体流中的温度减去边界层中的温度而形成的缺陷分布。我们表明，如果相同的数据和相同的缩放比例被重新绘制为缩放的温度曲线，相似性不再普遍。未能显示缺陷分布相似性和温度分布相似性两者指示错误相似性。这种虚假的相似性问题的性质进行了详细讨论。
2016-03-24 physics.flu-dyn
A predicable condition for boundary layer separation of 2-D incompressible fluid flows
本文研究了二维不可压缩流体流动中具有Dirichlet边界条件的纳维-斯托克斯方程的解。得到了由初值和外力共同决定的边界层分离条件。更重要的是，该条件可以直接预测何时何地发生边界层分离。主要的技术工具是T. Ma和S.Wang。
2014-03-09 physics.flu-dyn
Power laws in wall and wake layers of a turbulent boundary layer
本文用Izakson-Millikan-Kolmogorov假设得到了湍流边界层两层理论重叠区的幂律。开函数方程的解不是唯一的。在大雷诺数下，速度和表面摩擦力的幂律与对数律是等价的。
2020-06-09 physics.flu-dyn
A symmetry-based theory for the mean velocity profiles of turbulent boundary layers subjected to pressure gradient and historical turbulence effects
提出一种对称性理论，通过修正总应力亏损律并扩展结构系综动力学中的应力长度多层幂律，解析预测含压力梯度与历史湍流效应的完整平均速度剖面。
2023-11-03 physics.flu-dyn
Turbulent spots in hypersonic transitional planar and axisymmetric boundary layers
Department of Aerospace Engineering, Indian Institute of Science（印度科学学院航空航天工程系）
研究超声速环境下平板和轴对称锥体边界层中湍流斑点的特征，通过表面热传递测量确定边界层状态及过渡层间歇性，分析湍流斑点的边缘速度、流体长度尺度及生成率。
2026-01-13 physics.flu-dyn
Analysis of axisymmetric boundary layers
本文用积分分析法研究了圆柱绕流的轴对称边界层。分析包括了压力梯度的影响，并着重分析了横向曲率对形状因子等边界层参数的影响（$H$）和表面摩擦系数（$C_f$），分别定义为$H = δ^*/θ$和$C_f = τ_w/(0.5ρU_e^2)$，其中$δ^*$是位移厚度，$θ$是动量厚度，$τ_w$是壁处的剪切应力，$ρ$是密度，$U_e$是边界层边缘的流向速度。获得了边界层边缘处的平均壁面法向速度（$V_e$）和$C_f$与边界层和压力梯度参数之间的关系。在无限大曲率半径的极限下，解析关系可归结为平面边界层的已有结果。该关系被用来获得$C_f$，它显示出良好的协议与文献中报道的数据。利用解析结果讨论了有压力梯度时轴对称边界层的不同流态。
2018-03-23 physics.flu-dyn
Concave-wall turbulent boundary layers without and with free-stream turbulence
对凹壁上无自由流湍流和有自由流湍流的湍流边界层进行了直接数值模拟。曲率开始附近的逆压力梯度导致表面摩擦力的急剧减小和间歇性分离。自由流湍流的存在降低了回流的可能性，加速了下游零压力梯度区边界层的恢复，并导致表面摩擦力持续和明显的增加。强迫也促进了曲壁边界层对数层相干Görtler结构的放大。从统计学上看，展向和壁面法向雷诺应力随着Görtler结构的扩展而增强，并且它们的峰值之间的径向距离在下游增加。雷诺剪应力系数在对数层中也增加，而在平板边界层中则减小。此外，强迫流中更连贯和更有活力的滚动运动促进了自由流和边界层流体的混合，其中前者更经常出现在缓冲层的深处。
2021-01-08 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of a Turbulent Boundary Layer on a Flat Plate Using Synthetic Turbulence Generation
采用不可压纳维-斯托克斯方程的直接数值模拟（DNS）方法计算平板上的湍流边界层，作为合成湍流发生器（STG）入流边界条件的试验台。入口动量厚度雷诺数约为1，000。该研究验证了STG在边界条件下游5至7个边界层厚度范围内产生精确湍流的能力。还测试了稳定方案变化对边界层发展的影响。此外，所需的网格分辨率的发展区域和下游流动时，使用稳定的有限元方法进行了研究。
2021-02-12 physics.flu-dyn
Laminar boundary layers over small-scale textured surfaces
University of Greenwich（格林威治大学）；University of Cambridge（剑桥大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
本文提出了一种模型，用于研究小尺度纹理表面的层流边界层，通过滑移长度修改流动，并展示了该方法在不同表面配置中的应用及稳定性分析。
2026-02-26 physics.flu-dyn
A new kind of boundary layer flow due to Lorentz forces
本文提出了一种新的边界层流动，它是由电磁洛伦兹力在导电流体中平行于平板作用而产生的。板块是静止的，周围的流体也是停滞的。这种流动等价于沿垂直平板的经典自由对流。将边界层方程转化为无量纲形式，引入了一个新的无量纲数，它与Grashof数等价。用有限差分法求解了变换后的边界层方程，得到了摩擦系数和速度分布。
2007-03-08 physics.flu-dyn
Spectral analysis of boundary layers in Rayleigh-Benard convection
为了更好地了解边界层的特性，对纵横比为4：1的Rayleigh-Bénard单元中的边界层进行了实验和数值研究。实验涉及的同时激光多普勒风速仪（LDA）测量的流体速度在两个位置，即在边界层和远离它的散装，瑞利数之间变化的$1.6 \times 10^7$和$2.4 \times 10^9$。在并行，直接数值模拟（DNS）已进行相同的配置之间的$7.0 \times 10^4$和$7.7 \times 10^7$的瑞利数。在边界层和大体积流中测得的温度和速度概率密度函数和水平速度波动的功率谱被发现实际上是相同的。除最小瑞利数外，边界层和体中心区的谱是连续的，并有很宽的活动尺度范围。这表明，在所考虑的$\textrm{Ra}$数范围内，体层和边界层都是紊流。然而，仍然可以观察到分子效应，并且边界层的行为不像经典的剪切驱动的湍流边界层。
2007-11-21 physics.flu-dyn
Temperature and Velocity Characteristics of Rotating Turbulent Boundary Layers Under Non-Isothermal Conditions
本文用热线风速仪对旋转湍流边界层在等温和非等温条件下的速度和温度特性进行了实验研究。实验参数的范围是：雷诺数从10000到25000，转速从0到150 rpm，和y+从1.8到100。相对温差保持恒定在0.1。测量了旋转状态下边界层内的速度和温度分布，提出了旋转状态下边界层分割的新判据。扩展了旋转状态下边界层理论的适用范围。分析了哥氏力和浮力对湍流边界层内速度和温度分布的影响。科里奥利力被发现在旋转下的边界层的行为中起着重要的作用，因为它改变速度和温度边界层。在等温条件下，这种效应可以根据主导力进行分类：粘性力、科里奥利力或惯性力。在非等温条件下，发生浮力。科里奥利力产生的浮力对科里奥利力的影响有抑制作用，且抑制作用随温差的增大而增大。还得到了旋转下湍流普朗特数Prt的变化。
2022-06-04 physics.flu-dyn
On the dependence of third- and fourth-order moments on stability in the turbulent boundary layer
在这篇简短的综述中，我们认为大气边界层中湍流的三阶矩和四阶矩之间的关系取决于稳定性。这可以解释数据集之间的一些差异，并为建模改进提供了关键点。
2005-01-31 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Overlapping boundary layers in coastal oceans
由于海底相互作用的存在，近岸区域的边界层湍流不同于深海区域。本文采用大涡模拟方法，通过数值求解波浪平均方程，研究了有限水深近岸海洋中表层和底层边界层的合并问题。海洋流体是由风应力、表面波和存在稳定垂直层结的恒定电流的联合作用驱动的。产生的流动由两个重叠的边界层组成，即表面和底部边界层，由内部分层分离。重叠边界层的发展经历了快速加深、振荡平衡和迅速合并三个阶段，其间有两个转捩。合并前，在分层层中观察到内波，内波主要由表面边界层中的朗缪尔湍流激发。这些波对底部产生的湍流产生明显的调制，促进表面和底部边界层之间的相互作用。合并后，原本局限于表层的朗缪尔环流被发现在尺寸上增长并向下延伸到海底（即使表面波感觉不到底部），让人想起组织良好的朗缪尔超级单体。这些全深度的朗缪尔环流促进了垂直混合并增强了底部剪切，导致垂直柱中湍流水平的显著增强。
2021-03-26 physics.ao-ph physics.flu-dyn
Stability of boundary layer flow based on energy gradient theory
本文用纳维-斯托克斯方程模拟平板层流边界层流动。利用能量梯度理论分析了边界层外缘和近壁面流动不稳定性的机理。模拟结果表明，在边界层外缘速度剖面上存在超调现象。在该过冲处，能量梯度函数非常大，这导致根据能量梯度理论的不稳定性。结果表明，总机械能的横向梯度是造成边界层外缘不稳定的主要原因，它导致外流卷吸进入边界层。在边界层内，能量梯度函数在壁面附近存在极大值，导致壁面附近流动的强烈不稳定性，有助于湍流的产生。
2018-06-19 math.DS nlin.CD physics.ao-ph
A Minimalist Turbulent Boundary Layer Model
本文介绍了一个平面上湍流边界层的基本模型，它是由位于无滑移边界条件线上的展向Lamb-Oseen涡结构的垂直随机分布给出的。我们能够再现几个重要的功能，如粘性和对数边界层，和一般行为的第一统计矩（湍流强度，偏斜度和平坦度）的流向速度波动的现实流。作为一个应用程序，我们提出了一些启发性的考虑边界层的基本运动学，可能与聚合物减阻的现象，发现其实验签名的暗示性支持。
2008-09-04 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of low Reynolds number oscillating boundary layers on adiabatic slopes
本文研究了倾斜边界上Boussinesq分层边界层在平行于倾斜边界的振荡物体强迫作用下的不稳定性和转捩机制。这种情况是典型的边界层所产生的低波数内潮上下晃动绝热深海斜坡在没有平均流量，高波数内潮，和共振潮汐测深相互作用。我们检查内的一个区域的无量纲参数空间的典型的中低纬度海洋$M_2$潮汐水力光滑的深海斜坡直接数值模拟。我们发现，在低雷诺数的过渡到湍流路径产生的剪切和重力不稳定性，我们发现，边界层稳定增加外边界层分层在下坡振荡阶段。然而，如果旋转是显着的（低斜率伯格数），我们发现，边界层湍流是持续整个振荡周期，类似于斯托克斯-埃克曼层湍流。我们的研究结果表明，振荡的边界层光滑的深海斜坡上创建的低波数$M_2$潮汐不会造成显着的不可逆的湍流浮力通量（混合）和平底耗散率模型来自潮汐振幅是准确的数量级。
2021-10-05 physics.flu-dyn
Boundary-layer control by electric fields: A feasibility study
在航空和潜艇推进中，人们非常关心的一个问题是边界层的控制，特别是扩大层流区的方法，以减少噪音和燃料消耗。本文研究了在边界层区域产生电离气体层和纵向电场时空气沿翼型的流动。通过导出比例解和更精确的数值解，我们讨论了实现现实物理参数的显着边界层控制的可能性。得到了实用的设计公式和准则。我们还讨论了利用电磁场调制对层流到湍流转捩涨落进行主动控制的前景。
1997-05-15 physics.flu-dyn
A correction term for the asymptotic scaling of drag in flat-plate turbulent boundary layers
本文提出通过流体方向平均速度对数定律推导修正项，修正平板湍流边界层阻力渐近尺度的理论模型。
2021-04-06 physics.flu-dyn
Boundary layer evolution in turbulent Rayleigh-Benard convection
我们提出了一个流体动力学的视频，说明了在边界层在湍流瑞利-贝纳德对流的速度场的动态。数据由直接数值模拟得到。
2012-09-28 physics.flu-dyn
An unfitted boundary algebraic equation method with Calderón preconditioning for 2D Stokes flow in irregular geometry
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Wenzhou Kean University（温州肯恩大学）
该研究针对不规则几何中二维斯托克斯流，提出非拟合边界代数方程方法。通过构建特定格林函数，经局部插值等操作求解。利用离散卡尔德隆预处理器，实现二阶收敛，降低条件数，在多种场景验证有效性，解决了相关数值模拟问题。
2026-07-24 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Analytic Model of the Universal Structure of Turbulent Boundary Layers
湍流边界层具有一种普遍的结构，但它是相当复杂的，由粘性子层、缓冲区和湍流对数律区组成。本文提出一个简单的紊流边界层分析模型，它最终给出了平均速度、动能和雷诺应力随离壁面距离的分布的显式公式。所得到的轮廓与边界层整个结构上的测量结果在数量上非常吻合，而不需要在不同的区域重新拟合。
2006-06-21 nlin.CD physics.ao-ph physics.flu-dyn
