An adverse-pressure-gradient turbulent boundary layer with nearly-constant $\boldsymbol{β\simeq 1.4}$ up to $\boldsymbol{Re_θ \simeq 8,700}$
本文提出了一种新的高分辨率的不可压近平衡逆压梯度湍流边界层大涡模拟方法。在这个模拟中，我们已经建立了一个近平衡APG在很宽的雷诺数范围内。在该所谓的感兴趣区域（ROI）中，Clauser-Rotta压力梯度参数$β$呈现出大约1.4的近似恒定值，并且基于动量厚度的雷诺数达到$Re_θ=8700$。据作者所知，这是迄今为止在近似恒定的中等APG下，近平衡APG TBL达到的最高$Re_θ$。我们评估的自相似性的外部区域使用两个缩放，即Zagarola-Smits和另一种基于边缘速度和位移厚度。我们的研究结果表明，外层的相似性实现，和粘性缩放崩溃的近壁区的平均流与经典理论。频谱分析表明，APG取代了一些小规模的能量从近壁到外部区域，观察到的所有组件的的雷诺应力张量，这在较高的雷诺数变得更加明显的效果。一般来说，APG的影响在较低的雷诺数下更明显。例如，在较高的$Re$下，惯性动能（TKE）产生的外峰不太突出。虽然在零压力梯度（ZPG）TBL中，水垢分离随着$Re$而增加，但APG会加剧这种效应。尽管在较高的雷诺数下，外部TKE产生减少，但大尺度湍流的机制仍然存在。
2022-03-04 physics.flu-dyn
Energy transfer mechanisms in adverse pressure gradient turbulent boundary layers
本文研究了具有小速度缺陷和大速度缺陷的逆压梯度湍流边界层中的能量传递机制和在这些机制中起作用的结构。我们研究了APG TBL中能量、生产和压力应变的壁面正态分布和谱分布，并将这些分布与规范流中的分布进行了比较。结果发现，生产和压力-应变的光谱分布没有深刻的影响，由速度缺陷的增加，虽然能谱急剧变化的大缺陷APG TBL的内层。在后者中，内层条纹的特征在能谱中不存在。然而，生产和压力-应变谱表明，近壁循环或另一种能量传递机制与类似的光谱特征仍然存在于大缺陷TBL。在外层，随着速度亏损的增加，能量结构、生产结构和压力-应变结构出现从附壁结构到分离结构的变化。尽管如此，在所有这些流中，2D光谱分布具有相似的峰的形状和波长纵横比。这些观察结果表明，外层能量传递机制可能是相同的壁有界的流动，无论动态相关的结构附着或分离的墙壁。因此，结论是，负责湍流的产生和组件间的能量传递的机制可能仍然是相同的，在所有这些流动的每一层内。由于局部平均切变的变化，在同一层内，这些机制的强度随速度亏损而变化。
2021-12-06 physics.flu-dyn
Turbulent activity in the near-wall region of adverse pressure gradient turbulent boundary layers
本文通过对比两个直接数值模拟数据库，研究了逆压梯度湍流边界层中外层湍流对内层结构和能量传递的影响，发现内层湍流能自我维持且能量传递机制不随速度亏损改变。
2024-02-15 physics.flu-dyn
Turbulent/non-turbulent interface in high Reynolds number pressure gradient boundary layers
本研究通过高分辨率PIV实验，在逆压梯度湍流边界层中检测TNTI，发现其壁法向范围比零压梯度更宽，并探讨了对条件平均统计的影响。
2024-12-14 physics.flu-dyn
Dissecting coherent motions in extreme wall shear stress events within adverse pressure gradient turbulent boundary layers
本文利用NACA0012翼型的大涡模拟，研究逆压梯度湍流边界层中极端壁面剪应力事件，揭示APG通过改变扫掠与喷射运动的平衡和空间组织来调控回流及极端正事件的结构与动力学。
2025-11-06 physics.flu-dyn
On the wake region of high-Reynolds-number turbulent boundary layers subject to adverse pressure gradients
The University of Melbourne（墨尔本大学）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）
研究高雷诺数湍流边界层在中等逆压梯作用下涡旋区域的结构特征，通过多点测量分析湍流运动的能量分布和相干性，揭示逆压梯对涡旋区域能量变化的影响。
2026-05-21 physics.flu-dyn
Component-wise outer similarity of turbulent boundary layers with strong adverse-pressure gradient
Beihang University (Beijing University of Aeronautics and Astronautics)（北京航空航天大学）
本研究针对宽范围APG与雷诺数，通过归一化各量至共同位置y_s，证实强逆压梯度下湍流边界层存在分量级外层相似性，为APG湍流模型评估提供参考。
2026-10-15 physics.flu-dyn
High-Reynolds-number turbulent boundary layers under adverse pressure gradients. Part 2. A composite mean velocity profile
The University of Melbourne（墨尔本大学）
本文提出一种适用于逆压梯边界层的复合平均速度剖面，通过引入新参数和修正函数，改进了传统模型，为评估和优化逆压梯边界层提供了实用工具。
2026-03-25 physics.flu-dyn
Effect of free-stream turbulence on a moderate adverse pressure gradient turbulent boundary layer developing over an airfoil
Politecnico di Torino（都灵理工大学）；Center for Turbulence Research, Stanford University（斯坦福大学湍流研究中心）
研究自由流湍流对翼型上中等逆压梯度湍流边界层发展的影响，通过风洞实验，改变攻角调整压力梯度，用热线风速仪测量边界层特性，发现FST是控制参数，其影响随压力梯度放大，对相关流动研究有重要意义。
2026-07-24 physics.flu-dyn
Characterisation of a self-similar turbulent boundary layer near separation measured using high-spatial-resolution two-component - two-dimensional particle image velocimetry
本文报道了一个实验设计，建立了一个实验性的自相似逆压梯度（APG）湍流边界层（TBL）在分离边缘的流动，以便通过象限分析分解和Renard & Deck（RD）平均表面摩擦力分解来描述其统计结构和雷诺应力对壁面剪应力的贡献。本研究利用高空间分辨率（HSR）二分量二维（2C-2D）粒子图像测速技术（PIV）对自相似APG-TBL流动进行了测量。在分离边缘处的自相似APG-TBL（称为“强APG-TBL”）的测量结果与在零和温和APG下的TBL的类似HSR 2C-2D PIV测量结果进行了比较，以验证APG对TBL的影响。在强APG-TBL中，一阶和二阶统计量的外标度轮廓以及缺陷速度在3.3δ的测量流向域上表现出自相似性。速度脉动的象限分解表明，在APG下的雷诺剪应力分布的外峰的形成是由于高动量流体的扫掠运动的外部区域的边界层的能量。平均表面摩擦力的RD分解表明，表面摩擦力有更大的贡献，从喷射比扫描。这是由于在湍流产生轮廓中出现了外峰，同时相应地减少了内峰。的偏斜度和平坦度的配置文件显示，零偏斜度和最小平坦度的位置的流向和壁法向速度波动崩溃的最大雷诺流向应力在TBL的位置，无论施加在TBL上的压力梯度。
2023-02-17 physics.flu-dyn
Turbulent boundary layer with strong favorable pressure gradient and curvature effects: Streamline coordinate and scaling analysis
本研究针对高斯鼓包上的湍流边界层开展DNS，分析分离前多类压力梯度与曲率效应，构建基于积分分析的雷诺应力标度律，其在相关区域的剖面塌缩效果优于传统标度律。
2023-06-09 physics.flu-dyn
History effects for cambered and symmetric wing profiles
采用谱元程序Nek 5000对逆压梯度作用下的复杂湍流边界层特性进行了高分辨率的大涡模拟。对两个机翼剖面进行了分析：0度迎角下的NACA 0012，它沿翼弦有一个温和的逆压梯度（APG）; 5度迎角下的NACA 4412，在吸力面有一个强的逆压梯度，两个剖面的Rec = 400，000。湍流统计数据表明，NACA 0012的轻度APG湍流边界层（TBL）在外部区域呈现出轻微的速度波动偏差，而NACA 4412的强APG TBL相对于零压力梯度（ZPG）TBL在整个壁面法线方向上显示出明显更大的波动。这些差异在边界层的外部区域更为显著。谱分析表明，APG对边界层的最大尺度有显著影响。我们的研究结果表明，APG增加的湍流动能（TKE）的TBL，更显着的外层，并建议一个不同的机制比一个相关的高Re在ZPGs。
2018-12-10 physics.flu-dyn
Reynolds-number effects on the outer region of adverse-pressure-gradient turbulent boundary layers
本研究针对中等逆压梯度湍流边界层外层，通过多源数据分析发现小尺度能量随摩擦雷诺数升高而降低，揭示其与湍动能小尺度生成项相关，强调需在宽雷诺数范围测试标度与校正方案。
2024-06-25 physics.flu-dyn
Streamwise energy-transfer mechanisms in zero- and adverse-pressure-gradient turbulent boundary layers
本研究利用跨越一个$Re_τ$数量级的零压至逆压梯度湍流边界层数据，分析了流向$\overline{u^2}$能量传递机制，发现内外层峰值与产生及分量间传递的局部最大值相关，并基于雷诺剪应力$\rm Q_2$/$\rm Q_4$事件主导的壁面传递将其划分为四个区域。
2024-08-24 physics.flu-dyn
Wind farm global blockage as an adverse pressure gradient problem: turbulence amplification and spectral modification in the induction region of a model wind farm
Imperial College London（帝国理工学院）
本研究通过实验将风电场感应区视为逆压梯度湍流边界层问题，发现风电场引起的大尺度湍流增强主要源于逆压梯度，且与转子尺度相当的湍流能量对涡轮疲劳载荷有重要影响。
2026-09-23 physics.flu-dyn
Assessment of skin-friction-reduction techniques on a turbulent wing section
本项目的范围是量化均匀吹气和体积力阻尼对受到非均匀逆压梯度分布的紊流边界层的影响。为此，采用高分辨率的大涡模拟来描述NACA 4412翼型在中等雷诺数200，000下的绕流，基于自由速度和弦长。在本文中，我们专注于均匀吹气和会议演示将包括在同一地区应用的体积力阻尼的比较。的平均速度和选定的组件的内标度的配置文件进行检查，并与未控制的情况下进行比较。我们知道，均匀吹气和逆压梯度对边界层的影响有某些相似之处，我们的结果将表明，这些影响不是独立的。通过FIK分解分析了表面摩擦系数的行为，并讨论了这种控制策略对翼型气动效率的影响。
2018-12-10 physics.flu-dyn
Signature of Pressure Gradient History on Wall Shear Stress in Turbulent Boundary Layers
本文通过实验研究顺逆压力梯度序列对湍流边界层壁面切应力的历史效应，发现上游顺压力梯度对下游逆压力梯度区域具有持久影响，且该效应在低雷诺数下更显著。
2025-07-01 physics.flu-dyn
A universal integral scaling of the mean velocity profiles in turbulent wall-bounded flows
针对壁湍流平均速度剖面在不同 Reynolds 数下的统一描述问题，本文提出以积分速度作为通用模板的标度方法，可涵盖不可压缩、逆压梯度及可压缩流动。
2024-12-03 physics.flu-dyn
Artificial Neural Networks Modelling of Wall Pressure Spectra Beneath Turbulent Boundary Layers
我们分析和比较各种经验模型的湍流边界层下的壁面压力谱，并提出了一种替代的机器学习方法，使用人工神经网络（ANN）。人工神经网络的分析和训练是在不同作者的实验和高保真模拟数据上进行的，涵盖了广泛的流动条件。我们提出了一种方法来提取所有的湍流边界层参数所需的这些模型，也考虑到流动经历强烈的逆压梯度。此外，该数据库进行了探索，揭示了重要的依赖关系内的边界层参数，并提出了一套可能的功能，人工神经网络应该预测的壁面压力谱。结果表明，人工神经网络优于传统的模型，在不利的压力梯度，其预测能力概括更好的范围内的调查条件。分析完成了一个深合奏的方法来量化模型预测和集成梯度分析的模型对其输入的敏感性的不确定性。不确定性和敏感性允许确定新的训练数据将最有利于模型准确性的区域，从而开辟了走向自我校准建模方法的道路。
2022-01-10 physics.flu-dyn
Upstream history quantification and scale-decomposed energy analysis for weak-to-strong adverse-pressure-gradient turbulent boundary layers
本文利用四个高保真数据库和累积压力梯度参数，量化上游历史与局部失平衡对弱至强逆压梯度湍流边界层大小尺度能量的不同影响。
2025-08-15 physics.flu-dyn
Structure of an axisymmetric turbulent boundary layer under adverse pressure gradient: a large-eddy simulation study
本文通过大涡模拟研究强逆压梯度下轴对称湍流边界层结构，揭示了速度剖面、自相似性、能谱双峰及湍流结构演化特征，并扩展了实验认知。
2025-01-02 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Instability Mechanisms and Intermittency Distribution in Adverse Pressure Gradient Attached and Separated Boundary Layers
本文对逆压梯度影响下的一个附着和两个分离边界层流动（包括小分离和大分离）进行了直接数值模拟。已经提供了三种情况下的过渡前边界层的统一图像，该图像揭示了"混合模式"不稳定性，包括来自不稳定波和流向条纹的贡献。对转捩速度信号的时频分析表明，随着雷诺数的减小，转捩速度信号的时频特征从"斑点"性质不断演变（表现出明显的湍流斑点），以实现"非斑点"行为（涉及湍流波动在时间上的更"均匀"分布）对于大分离情况，涵盖了整个过渡情景。过渡区内的不透明度因子的变化被认为是比较以及与Narasimha普遍不透明度分布。我们发现，虽然大分离的速度的时间变化是非斑点（或更“均匀”），展向变化的速度是斑点，表现出明确的集群高波数波动分离准层流区域。因此，所有病例均在过渡区表现出斑点，但表现形式不同。利用涡壁相互作用和展向涡结构不稳定性的思想，我们给出了附着和分离情况下转捩情景的物理动画。我们发现，集中击穿表现出的所有三种情况下，过渡开始和现场击穿过程是广泛一致的普遍的不稳定性分布的基本假设。
2021-06-18 physics.flu-dyn
Investigation of Large Scale Motions in Zero and Adverse Pressure Gradient Turbulent Boundary Layers Using High-Spatial-Resolution PIV
在LMFL高雷诺数边界层风洞中，采用高空间分辨率（HSR）双分量二维粒子图像速度场仪（2C-2D PIV）对零压力梯度（ZPG）湍流边界层（TBL）和逆压力梯度（APG）湍流TBL进行了测量。ZPG-TBL具有基于动量-厚度的雷诺数$Re_{δ_2} = δ_2 U_e/ν= 7,750$，而APG-TBL具有$Re_{δ_2} = 16,240$和Clauser压力梯度参数$β= δ_1 P_x/τ_w = 2.27$。（Soria，1996），利用内部软件，对数据进行适当的正交分解（POD），以将流场分离成大尺度和小尺度运动（LSM和SSM），LSM进一步分为高动量事件和低动量事件。有条件平均雷诺应力的轮廓表明，高动量事件比低动量之间的壁的日志层的端部和尾流区的情况相反，对雷诺应力的贡献更大。高动量和低动量LSM的雷诺应力剖面的交叉点总是具有比相同壁法线位置处的原始系综的相应雷诺应力更高的值。此外，在APG-TBL中的交叉点比在ZPG-TBL中更远离壁移动。通过使用最小二乘模型去除速度场，从剩余速度场中估计的雷诺流向应力和雷诺剪切应力减少了ZPG-TBL中的$42 \%$。在APG-TBL中观察到的还原效应甚至更大（高达$50\%$）。然而，去除这些LSM对ZPG和APG-TBL中的雷诺壁法向应力的影响极小。
2021-04-02 physics.data-an physics.flu-dyn
Effect of Microscale Turbulent Structures Dynamics on Forced Convection in Turbulent Porous Media Flow
Department of Mechanical and Aerospace Engineering, North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程系）
该研究采用大涡模拟（LES）探究雷诺数300下多孔介质流动，明确微涡对对流换热的影响，发现其与涡脱压力不稳定性相关，还分析了二次流动不稳定性的作用，为优化多孔介质几何提供依据。
2026-08-21 physics.flu-dyn
Unified scaling laws for turbulent boundary layers across flow regimes
California Institute of Technology（加州理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文通过信息论不可约误差定理，发现湍流边界层中均壁 shear stress 和均速度剖面的统一标度律，无需假设函数形式，仅用两个和三个无量纲变量描述，验证了局部量组合可隐含编码上游历史。
2026-04-10 physics.flu-dyn
Turbulent Boundary Layer in a 3-Element High-LiftWing: Coherent Structures Identification
该研究通过壁面分辨大涡模拟分析了30P30N翼型在特定雷诺数和攻角下的湍流边界层，识别出零压力梯度特征，并利用本征正交分解揭示了能量分布与相干结构。
2024-11-08 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
Reynolds-number effects in turbulent boundary layers around wing sections
在5 °迎角下，对NACA 4412机翼剖面周围的紊流边界层进行了四次分辨率良好的LES，Rec范围为100，000到1，000，000。通过与雷诺数近似匹配的ZPG TBL中的湍流统计比较，我们发现在较低的雷诺数下，逆压梯度（APG）的影响更强烈。这表明，在低Re的TBL的外部区域变得更加充满活力，通过壁正常对流与APG。这也反映在以下事实中：在较低雷诺数下，吸力侧的内标度壁面法向速度较大。特别是Rec = 200，000和400，000的机翼情况，其壁面法向速度分别比Rec = 1，000，000的情况大40%和20%。因此，与APG相关的外部区域激励机制与高Re TBL中存在的机制是互补的。
2018-12-10 physics.flu-dyn
Prediction of Turbulent Shear Stresses through Dysfunctional Bileaflet Mechanical Heart Valves using Computational Fluid Dynamics
全世界每年有超过300，000个心脏瓣膜植入，其中约50%是机械瓣膜。心脏瓣膜置换术通常是严重瓣膜疾病的常见治疗方法。然而，瓣膜可能功能障碍，导致不良的血液动力学状况。当前的计算研究调查了在0%、50%和100%的不同瓣叶功能障碍水平下的双叶机械心脏瓣膜周围的流动，并记录了相关的流动特征，例如旋涡结构和湍流剪切应力。研究这些阀门在正常操作和功能障碍期间的流动特性，可以更好地了解其性能，可能改进设计，并帮助识别可能增加血细胞损伤潜在风险的条件。结果表明，最大流速增加功能障碍从2.05至4.49 ms-1，这是伴随着不断增长的漩涡和速度波动。这些波动导致更高的湍流剪切应力从90至800 N.m-2的功能障碍增加。这些应力值超过了溶血和血小板活化风险升高对应的阈值。应力升高的区域集中在功能瓣叶周围和下游，其中存在高射流速度和更强的螺旋结构。
2018-03-09 physics.flu-dyn
Attached Decelerating Turbulent Boundary Layers over Riblets
本研究通过直接数值模拟发现，在逆压梯度下，沟槽能比零压梯度时更有效地降低湍流边界层阻力，甚至产生负阻力，其机制是增强的开尔文-亥姆霍兹滚转涡旋，并指出需修改现有预测指标。
2025-05-22 physics.flu-dyn
Quantifying non-equilibrium pressure-gradient turbulent boundary layers through a symmetry-based framework
提出基于Lie群膨胀对称性破缺的统一框架，揭示非平衡压力梯度湍流边界层的总剪切应力多层结构与解耦机制，并在多类气动系统中验证。
2025-08-29 physics.flu-dyn
Uncertainty Quantification in Resolvent Analysis of Experimental Wall-Bounded Turbulent Flows
本文量化了预解分析对实验不确定性的敏感性，通过人工扰动和粒子图像测速数据应用于局部和双全局分析，揭示了近壁分辨率不足可能导致错误结论。
2025-10-31 physics.flu-dyn
Direct numerical simulation of conical shock wave/turbulent boundary layer interaction
采用直接数值模拟方法，研究了在来流马赫数$M_\infty = 2.05$和雷诺数$Re_θ\approx 630$下，基于上游边界层动量厚度的平板上锥形激波与湍流边界层的相互作用。激波是由半开角为$θ_c = 25^\circ$的圆锥体产生的。正如实验中发现的那样，壁面压力呈现出独特的N波特征，在锥体顶点处产生的前驱激波之后有一个尖锐的峰值，随后是一个具有有利压力梯度的扩展区，并由与锥体尾流中的再压缩相关的尾激波终止。边界层特性受到所施加的压力梯度的强烈影响，在逆压力梯度（APG）区域中局部抑制条纹，并且在具有有利压力梯度（FPG）的下游区域中突然重新形成条纹。三维平均流分离只观察到在第一APG区域与马蹄涡的形成，而第二APG区域的特点是初期分离状态，与瞬时反向流的分散点。正如在典型的二维楔形激波/边界层相互作用中所发现的那样，通过相互作用激波系统观察到湍流应力分量的不同放大，在APG区域接近各向同性状态，而在FPG区域接近双分量各向异性状态。
2018-09-05 physics.flu-dyn
A Generalizable Theory for the Reynolds Stress, Based on the Lagrangian Turbulence Transport
利用拉格朗日动量输运，雷诺剪应力可以用基本湍流参数表示。在这种观点中，雷诺应力梯度代表流向动量的横向传输，由动量方程中的u2传输、压力和剪切力项平衡。我们将这种形式主义扩展到其他湍流参数，如雷诺应力的对角分量，以及更复杂的流动（具有逆压梯度的边界层流动和具有旋流的管流）。直接数值模拟（DNS）的数据用于验证这一整套湍流输运方程，表现出良好的一致性和协议的所有组件和不同的几何形状。使用这一整套湍流输运方程的一个例子显示为湍流射流。
2020-07-26 physics.flu-dyn
Turbulent boundary development over an air cavity
本文利用平面PIV实验研究船舶空气润滑中空气腔上方的TBL，通过相关阈值识别动态腔形，揭示交替压力梯度、空气注入及历史效应对湍流结构的影响。
2024-12-03 physics.flu-dyn
Direct Numerical Simulation of a Turbulent Boundary Layer with Strong Pressure Gradients
采用不可压纳维-斯托克斯方程的直接数值模拟（DNS）方法，计算了高斯型凸块上的湍流边界层。二维的碰撞导致一系列快速连续交替的强压力梯度。在流入处，动量厚度雷诺数约为1,000，边界层厚度为凸起高度的1/8。DNS结果表明，强有利压力梯度（FPG）使边界层进入再层化过程。近壁湍流明显减弱，并成为间歇性的，但再层化没有完成。流向速度分布偏离标准对数律，雷诺切应力减小。强加速度也抑制壁面剪切归一化湍流动能产生率。在碰撞峰值，FPG切换到逆梯度（APG），近壁湍流突然增强，通过一个部分的再转变过程。这导致了新的高能量内层，其对强APG更具弹性，并且仅在下游侧产生初始流动分离。在强FPG和APG区域中，内层和外层在很大程度上变得彼此独立。近壁区域响应于压力梯度并确定表面摩擦。外层的行为类似于自由剪切层的压力梯度和平均流线曲率的影响。从RANS模拟的凸点的结果也进行了讨论，清楚地表明缺乏预测能力的近壁压力梯度的平均流量的影响。
2020-10-16 physics.flu-dyn
Time-resolving PIV measurements and modal analysis of turbulent flow in a bench-scale hydrodynamic separator
本研究利用时间分辨PIV与模态分解技术分析了水力分离器内的湍流，量化了测量参数对统计收敛性的影响，基于POD和SPOD构建了降阶模型，并建立了开源湍流数据库以指导系统设计与CFD开发。
2024-07-22 physics.flu-dyn
Acoustic response of turbulent cavity flow using resolvent analysis
空腔流的流体动力学和声学分量的分解有助于理解在应用中产生各种不利影响的流-声相互作用。本文应用预解式分析与Doak动量势理论相结合的方法，研究了Re= 10，000时可压缩流绕流空腔的输入输出流声特性。该方法可以从输入输出框架中分解出流体动力学和声学分量。我们进一步本地化的强迫在前缘和前壁的腔和过滤器的速度，密度和温度强迫的单一组件。对于M=0.6的亚音速流动，空腔尾缘出现较强的低频声学分量。而随着频率的增加，强声学结构向上游移动并与流体动力分量重叠。在M=1.4的超音速流动条件下也观察到这种趋势。在不同的强迫形式中，流向速度强迫获得的能量放大最大。然而，通过将施力位置从前缘移动到空腔的前壁，其显著减小。这项工作提供了一种替代方法来检查输入输出流声特性的共振是占主导地位的，并提供指导的流量控制策略的发展。
2021-02-14 physics.flu-dyn
A parametrized non-equilibrium wall-model for large-eddy simulations
壁面模型对于高雷诺数下实际问题的大涡模拟（LES）是必不可少的。本研究的重点是直接建模的壁面剪应力的方法，特别是填补模型之间的差距，基于壁正常的常微分方程（ODE），假设平衡和模型的基础上充分偏微分方程（PDE），不。我们开发的想法，如何将非平衡效应（最重要的是，强大的压力梯度效应）的壁模型，同时仍然只解决壁正常的常微分方程。我们测试这些想法使用两个参考数据库：一个不利的压力梯度湍流边界层和激波/边界层相互作用的问题，这两个都导致分离和重新附着的湍流边界层。
2015-11-30 physics.flu-dyn
Turbulent boundary layers around wing sections up to Rec = 1,000,000
本文研究了NACA 4412机翼吸力面逆压梯度（APG）紊流边界层（TBL）中的雷诺数效应。为此，我们分析了雷诺数下自由速度和弦长从Rec = 100，000到1，000，000的四种情况，所有情况都有5度迎角。四个解析良好的大涡模拟（LES）的结果被用来表征雷诺数对APG TBL的影响进行近似相同的压力梯度分布（由Clauser压力梯度参数β定义）。在匹配的摩擦雷诺数下，机翼剖面与零压力梯度（ZPG）数据的比较表明，对于大致相同的β分布，较低雷诺数的边界层对压力梯度效应更敏感。这反映在内标度的边缘速度Ue+，形状因子H，在外部区域和外部区域的湍流动能的产生的应力张量的组件的值。这一结论得到了较大的壁面法向速度和外尺度波动的支持，在较低的Rec cases.Thus，我们的研究结果表明，两个互补的机制有助于在TBL的外部区域的发展和大尺度的能量结构的形成：一个机制与雷诺数的增加，另一个连接到APG。本工作的未来扩展将旨在研究由于APG和增加雷诺数的外部区域激励机制的差异。
2019-04-16 physics.flu-dyn
An extension of Thwaites method for turbulent boundary layers
本研究提出一种确定二维湍流边界层动量厚度的近似方法，在多种压力梯度下与高保真模拟数据吻合良好，并推导出与经验一致的分离准则，可用于分析分离位置对上游扰动的敏感性。
2023-10-25 physics.flu-dyn
Evidence of quasi equilibrium in pressure-gradient turbulent boundary layers
本研究通过两个风洞的平板湍流边界层测量数据，分析不同压力梯度下的历史效应，发现重叠区历史效应最小，证实该区域存在准平衡状态，为湍流边界层理论提供了实验支撑。
2023-11-20 physics.flu-dyn
Revisiting the mixing length scaling in pressure-gradient turbulent boundary layers via a symmetry approach
Department of Mechanics, School of Mechanics and Engineering Science（力学与工程科学学院力学系）；State Key Laboratory for Turbulence and Complex Systems, Peking University（北京大学湍流复杂系统全国重点实验室）
本文通过扩展结构集合动力学理论并结合双层总剪应力模型，提出对称性分析模型，统一了压力梯度湍流边界层中各层的混合长度标度，揭示了从对数律到半功率律的过渡机制。
2026-04-29 physics.flu-dyn
Wall-scaled eddies and embedded shear layers in high-Reynolds-number moderate adverse-pressure-gradient boundary layers
The University of Melbourne（墨尔本大学）；University of Zagreb（萨格勒布大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）
研究高雷诺数下零和低至中等逆压梯度湍流边界层，用两个互补数据集，证实壁面尺度涡层次结构的几何自相似性，发现多数APG诱导能量与壁面不相干，解释方差剖面偏离，还识别出能量放大结构及相关动力学特征。
2026-08-25 physics.flu-dyn
History effects and near-equilibrium in turbulent boundary layers with pressure gradient
采用高分辨大涡模拟（LES）研究了逆压梯度下的湍流边界层，目的是评估流向压力发展的影响。用Clauser参数$β$识别近平衡边界层。通过规定自由流速度来施加压力梯度。为了满足近平衡条件，自由流速度必须遵循幂律分布。与Clauser压力梯度参数恒定的情况有关的湍流统计？的情况下，与非恒定的压力分布在匹配？和摩擦雷诺数Re_tau。人们注意到，非恒定的情况下出现的方法远远下游的某一状态的边界层，这是唯一的特点是β？Re_tau。本文将平板绕流的研究扩展到翼型绕流的研究。在匹配的Re_tau和？揭示了一些有趣的特征：在发展历史中，在具有强压力梯度的湍流边界层层中，外部区域中的能量携带结构被强烈增强，这可以通过平均速度中的显著尾流以及雷诺应力中的大的第二峰值来检测。此外，Kitsios等人（2015年）提出的标度律，提出边缘速度和位移厚度作为标度参数，在恒定压力梯度情况下进行了测试。发现平均速度和雷诺应力分布依赖于下游的发展，这表明它们的结论可能是过短的恒定压力梯度区域的结果。
2018-12-10 physics.flu-dyn
New insight into the spectra of turbulent boundary layers with pressure gradients
随着湍流边界层（TBL）的新的高雷诺数（$Re$）数据库的可用性，已经可以详细识别具有更复杂行为的边界层的某些区域。在这项研究中，我们考虑了一个独特的数据库，在中度高$Re$，具有接近恒定的逆压梯度（APG）（Pozuelo { \it et al.}，{ \it J.流体机械}，{ \bf 939}，A34，2022），并对雷诺应力进行频谱分析，重点关注流向分量。我们评估不同区域的APG TBL，比较这种情况下的零压力梯度（ZPG）TBL，并确定相关的缩放参数以及不同大小的尺度的贡献。在近壁区的小尺度的近壁谱峰已被发现使用粘性单位缩放。在APG TBL中，靠近壁面的最大尺度与边界层厚度（$δ_{99}$）具有更好的标度性，并且它们受到APG的显著影响。在边界层的重叠区和尾流区，小能量尺度与位移厚度（$δ^*$）具有良好的比例关系，而较大尺度和外谱峰与边界层厚度具有良好的比例关系。还应注意，光谱外峰的壁法线位置与位移厚度成比例，而不是与边界层厚度成比例。APG TBL中的光谱所表现出的各种缩放在这里首次报道，并阐明了这些具有重要科学和技术意义的流动中存在的复杂现象。
2022-07-21 physics.flu-dyn
Opposition control applied to turbulent wings
本文通过高分辨率 LES 研究 NACA 翼型在非均匀逆压梯度下的反向控制，揭示其减阻效能随逆压梯度增强而下降的机理，并对比吹除与体积力阻尼。
2024-08-28 physics.flu-dyn
Direct numerical simulations of turbulent drag reduction via piezoelectric actuation
通过直接数值模拟研究压电驱动产生的表面变形对湍流减阻的影响，发现展向波可实现高达27.6%的减阻效果。
2026-07-03 physics.flu-dyn
Non-equilibrium wall model for large eddy simulations of complex flows exhibiting turbulent smooth body separation
提出非平衡壁面模型，通过比较摩擦速度与压力梯度速度识别非平衡，在光滑体分离流动中改进分离预测，优于传统平衡壁面模型。
2024-07-16 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Turbulent boundary layer response to uniform changes of the pressure force contribution
研究了湍流边界层在压力力均匀增减下的响应，揭示平均流动与湍流的不同延迟行为及历史效应，最终导致顺压梯度边界层呈现异常高的外区湍流水平。
2024-07-24 physics.flu-dyn
Physics-guided surrogate learning enables zero-shot control of turbulent wings
University of Michigan（密歇根大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心）
本文提出利用物理引导的代理学习方法，通过湍流通道流训练策略直接应用于NACA4412机翼，实现零样本控制，有效降低皮肤摩擦阻力和总阻力。
2026-10-12 cs.AI physics.flu-dyn
Closed-loop adaptive control of extreme events in a turbulent flow
在混沌动力系统中自发出现的极端事件通常会对系统或周围环境产生不利影响。因此，它们的缓解是非常可取的。在这里，我们介绍了一种新的控制策略，以减轻极端事件的湍流剪切流。该控制器结合了一个确定性的执行器的极端事件的概率预测。只有当极端事件即将发生时，预测才用于启动控制器。当被致动时，控制器仅作用于在极端事件的形成中涉及的自由度，对流动动力学施加最小的干扰。因此，受控和非受控系统的吸引子共享相同的混沌核心（包含非极端事件），仅在其分布的尾部不同。我们建议，这种自适应低维控制器应被用来减轻极端事件在一般的混沌动力系统，超越剪切流在这里考虑。
2019-09-04 math.OC nlin.CD physics.flu-dyn
Effects of pressure gradient histories on skin friction and mean flow of high Reynolds number turbulent boundary layers over smooth and rough walls
本研究通过实验探究压力梯度历史对高低雷诺数光滑/粗糙壁面湍流边界层的影响，验证了压力梯度对尾迹与壁面摩擦的作用规律，提出了基于尾迹强度参数推算任意压力梯度历史下壁面摩擦的通用关联式。
2025-01-15 physics.flu-dyn
Compressibility correction to the k-$ω$ turbulence model that considers the wall-cooling effect
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出改进的k-ω模型，通过修正速度剖面斜率，提升压缩性湍流通道流和强壁面冷却高超音速边界层的预测精度。
2025-08-18 physics.flu-dyn
