Direct numerical simulation of a self-similar adverse pressure gradient turbulent boundary layer at the verge of separation
本文给出了分离边缘自相似逆压梯度湍流边界层（TBL）直接数值模拟（DNS）的统计特性。APG TBL具有从$Re_{δ_2}=570$到$13800$的基于动量厚度的雷诺数范围，具有从$Re_{δ_2} = 10000$到$12300$的自相似区域。在该区域内，平均无量纲压力梯度参数$β=39$，其中对于单位密度$β=δ_1 P_e^\prime / τ_w$，$δ_1$为位移厚度，$τ_w$为壁面处的平均剪切应力，以及$P_e^\prime$为远场压力梯度。将该流动与之前的零压力梯度（ZPG）和类似雷诺数的温和APG TBL（$β=1$）结果进行比较。所有流量都是通过平面上TBL的DNS产生的，远场边界条件适合于应用所需的压力梯度。自相似性的条件，以及适当的长度和速度尺度。的平均值和雷诺应力分布崩溃时，无量纲的基础上，这些长度和速度尺度。随着压力梯度的增加，流动的性质不太像ZPG TBL，而更类似于自由剪切层。
2017-08-10 physics.flu-dyn
Outer scaling of self-similar adverse-pressure-gradient turbulent boundary layers
在飞机机翼或燃气轮机叶片中，凸表面上的湍流边界层（TBL）流动的预测是一个具有挑战性的问题。在大范围的逆压梯度（APG）范围内，寻找一个通用的湍流统计标度律仍然没有得到解决。在这里，我们介绍了APG-TBL的特征长度和速度尺度，并对Kitsios { \it et al.}（{ \it J. Fluid Mech.}，第829卷，2018年，pp. 392- 419）。被称为“剪切厚度”的特征长度尺度，$δ^\ast$，被定义为对应于湍流剪切流中的主动剪切区域的端部的位置，其中由动能归一化的无量纲剪切速率和耗散速率近似恒定。接下来，我们展示了一个通用的缩放使用的混合速度，称为“摩擦压力速度”，$u^\ast$，这是基于总剪切应力。结果表明，在大范围的APG内，TBL中的速度脉动和雷诺应力与零压力梯度（ZPG）TBL中的速度脉动和雷诺应力一致。目前的缩放是用来缩放的动能平衡在TBL，并比较他们与其他剪切流。此外，小尺度的属性，即涡度，使用$δ^\ast$和$u^\ast$的缩放也得到假设在惯性范围内的局部平衡。目前的缩放壁有界剪切流，包括TBL在很宽的压力梯度范围内，意味着潜在的瞬时湍流结构具有共同的特点下，适当的缩放，是关键的湍流模型的发展和应用。
2019-12-11 physics.flu-dyn
Low Reynolds number turbulent flows over elastic walls
我们研究了粘性超弹性壁面上的层流和湍流槽道流动，并表明通过适当地选择壁面弹性模量，可以在任何雷诺数下维持非定常的混沌类粘性流动。我们提出了一个物理解释，这种效果通过评估的剪切应力和湍流动能预算的流体和弹性层。我们从2800到10的不同的批量雷诺数，并确定两个不同的机制，湍流生产。在中等和高雷诺数下，湍流波动激活壁振荡，这反过来又放大了流体中的湍流雷诺应力。在非常低的雷诺数下，唯一的生产项是由于来自弹性壁的能量输入，其随着壁弹性而增加。这种机制可用于被动地增强微流体装置中的混合。
2020-08-04 physics.flu-dyn
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
Turbulent heat transfer enhancement by compliant walls
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
研究柔性壁面在黏弹性壁面通道流中湍流热传递的影响，通过直接数值模拟分析壁面弹性与热扩散率变化对动量与热传递的增强作用，揭示扫动与喷射事件的物理机制。
2026-04-01 physics.flu-dyn
Asymmetrical Order in Wall-Bounded Turbulent Flows
在梯度结构中，对于每个雷诺应力分量，揭示了湍流壁边界流的缩放。在耗散结构中，存在一种不对称的秩序，我们可以部署它来统一这些流动内部和之间的缩放和传输动力学。槽道和平板边界层流动的外边界条件有细微的差别，它们改变了远离壁面的湍流结构。耗散结构和相应的输运动力学中表现出的自相似性建立了有壁界湍流的能力和知识。
2021-01-31 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/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
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
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
Wall-induced anisotropy effects on turbulent mixing in channel flow: A network-based analysis
在拉格朗日框架下，采用基于复杂网络的方法研究了湍流混合。我们考虑在$Re_τ = 950$上模拟的湍流通道内被动非惯性粒子的运动。建立了时间相关网络来评估示踪剂在薄壁平行层之间的转移，所述薄壁平行层在壁法线方向上划分通道。通过这样做，我们能够评估湍流动力学及其对混合过程的影响所产生的空间和时间的复杂性。这种方法突出了湍流结构的小尺度特征的影响，以及由壁诱导的各向异性决定的较大尺度的影响。复杂网络与湍流的拉格朗日描述相结合，有效地为非均匀湍流和混合提供了新的见解。
2020-10-27 physics.flu-dyn
Incorporating intrinsic compressibility effects in velocity transformations for wall-bounded turbulent flows
该研究推导验证了同时考虑变物性与固有可压缩性效应的壁面湍流速度变换方法，突破了现有前沿方法的局限，且其发现的固有可压缩性效应的重要性与Morkovin假设相悖。
2023-10-02 physics.flu-dyn
Streamwise oscillation of spanwise velocity at the wall of a channel for turbulent drag reduction
通过DNS研究了槽道流动的定常壁面强迫，以评估其降低湍流摩擦阻力的能力。壁面强迫由沿流向交替变化的展向速度的固定分布组成。强迫背后的想法建立在现有的展向壁面振荡技术的基础上，并利用流动的对流性质来实现与湍流的非定常相互作用。该分析利用了等效层流，通过解析求解该等效层流，以表明强迫的能量成本不受湍流的影响。在一个湍流，交替强迫被发现表现类似的振荡壁，特别是一个最佳的波长被发现，产生最大的减少湍流阻力。能量性能得到显着改善，在大强度的强迫下，最大摩擦节省了50%以上，而在较小强度下，净能量节省了23%。这种稳定的、基于壁面的强迫可以为被动地与湍流相互作用铺平道路，以通过设计成激发选定的流向波长的适当粗糙度分布来实现阻力减小。
2009-10-31 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
Combined effects of heat loss and curvature on turbulent flame-wall interaction in a premixed dimethyl ether/air flame
本研究探讨了局部热释放率和混合分数的曲率的影响，在湍流火焰的贫二甲醚/空气火焰壁的相互作用，使用一个完全解决的模拟减少骨架化学反应机制和混合物平均运输。湍流火焰-壁面相互作用影响火焰的区域被发现被限制到小于层流火焰厚度的两倍的壁面距离。在没有热损失的区域，热释放率和曲率，以及混合分数和曲率，负相关，这是根据实验结果。火焰-壁面相互作用改变了热释放率与曲率之间的相关性。从负到正的相关性的符号中的反转被观察到作为火焰开始经历热损失到壁。然而，混合分数和曲率之间的相关性，是不受火焰壁相互作用，仍然是负的。与实验结果相似，所研究的湍流侧壁淬熄火焰同时表现出迎头淬熄和侧壁淬熄行为。不同的淬火事件与不同的曲率值在近壁区。此外，对于中等热损失，热释放率和曲率之间的相关性是敏感的淬火方案。
2023-02-24 physics.flu-dyn
A Theoretical Closure for Turbulent Flows Near Walls
本文提出了一种新的湍流剪切闭合原理。将湍流场分为外区和内区。内部区域由对数律区域和壁层组成。壁层被认为是众所周知的涌入，扫描，自1967年以来观察到的突发序列。它被模拟为一个瞬态层流子边界层，它服从的斯托克斯解的冲击启动平板。壁层也可以通过向对数律添加阻尼函数来用稳态解建模。封闭是通过在壁层的边缘处匹配非稳态和稳态解来实现的。这个过程的效果反馈信息的瞬态相干结构回到时间平均的解决方案，并确定理论上的对数律的壁的数值系数。该方法给出了一种新的技术，用于编写准确的壁函数，适用于所有雷诺数，在计算机流体动力学（CFD）程序。关键词：雷诺方程，建模，封闭技术，壁层，对数律，计算流体动力学。
2010-01-14 physics.flu-dyn
Flame-vortex interaction during turbulent side-wall quenching and its implications for flamelet manifolds
在这项研究中，热化学状态的湍流火焰壁面相互作用的化学计量比甲烷-空气火焰的研究使用一个完全解决的模拟与详细的化学。湍流侧壁淬熄火焰同时表现出迎头淬熄和类侧壁淬熄两种行为，对近壁区域的CO生成有显著影响。从模拟的详细见解是用来评估最近提出的火焰（尖端）涡流相互作用的机制，确定从实验湍流侧壁淬火。它描述了在火焰的淬熄点附近，燃烧过的气体被夹带到新鲜气体混合物中。模拟中观察到的火焰行为和热化学状态与实验中观察到的现象相似。提出了一种新型的化学歧管，该歧管既考虑了由于火焰涡流相互作用区域中的废气再循环引起的火焰稀释效应，又考虑了壁面的焓损失。该流形的先验分析，使用仿真结果作为参考进行了验证。排气再循环效应在歧管中的掺入导致火焰涡流相互作用的近壁区域中的预测精度显著增加。
2022-12-07 physics.flu-dyn
Turbulent transport for wall shear stress fluctuations
本文通过量纲分析和直接数值模拟，研究泊肃叶流与库埃特流中壁面剪切应力脉动的谱特性，发现其由湍流输运主导且随雷诺数增大而增强，并伴随逆能量传递。
2025-10-15 physics.flu-dyn
Dynamics of propagating turbulent pipe flow structures. Part I: Effect of drag reduction by spanwise wall oscillation
本文给出了基于紊流管流的Karhunen-Loève展开式和壁面展向振动减阻紊流管流的比较分析结果。湍流通过雷诺数$Re_τ= 150$下的直接数值模拟产生。壁面展向振动作为速度边界条件施加，振幅为$A^+ = 20$，周期为$T^+ = 50$。当流动由恒定压力梯度驱动时，壁面振荡导致平均速度增加27%。雷诺应力和均方根速度的峰值远离壁面，湍流吸引子的Karhunen-Loève维数从2453减小到102。相干涡度结构被推离壁面进入更高速度的流中，导致它们的平流速度增加34%，如由正常速度轨迹所确定的。这种平流速度的增加使得传播波与滚转模式相互作用的时间更少。这导致更少的能量传递和传播结构的更短的寿命，并且因此导致更少的雷诺应力产生，这导致阻力减小。
2007-01-23 physics.flu-dyn
A simple eddy viscosity formulation for turbulent boundary layers near smooth walls
本研究的目的是通过使用一种简单的方法来改进近壁平均流向速度分布$U^+$的预测。$U^+$轮廓通过求解被写成常微分方程的动量方程而获得。基于近壁湍流动能$k^+$函数（R. Absi，Analytical solutions for the modeled $k$ -equation，ASME J. Appl. Mech. \textbf{75}，044501，2008）和van Driest混合长度方程（E.R. van Driest，关于壁面附近的湍流，J. Aero。Sci. \textbf{23}，1007，1956）。从$k^+$曲线获得的参数用于计算$U^+$（上标为+的变量是由壁摩擦速度$u_τ$和运动粘度$ν$无量纲化的变量）。与$109 < Re_τ < 2003$的充分发展的湍流槽道流的DNS数据的比较显示出良好的一致性（其中$Re_τ$表示由$u_τ$、$ν$和槽道半宽$δ$定义的摩擦雷诺数）。
2011-06-06 physics.flu-dyn
Turbulent kinetic energy production and Turbulent kinetic energy production and flow structures in flows past smooth and rough walls
Lee & Moser（2015）、Bernardini等人（2014）、Yamamoto和Tsuji（2018）以及Orlandi等人（2015）在大雷诺数范围内对二维湍流通道进行直接数值模拟的文献中可用数据已被用于发现剪切参数（涡流周转时间与平均变形时间尺度（1/S）之间的比率），在近壁区，雷诺数与尺度关系很好。良好的缩放是由于涡流周转时间，虽然湍流动能和各向同性耗散率显示雷诺数的依赖性附近的壁。剪切参数与流动结构以及第二不变量相关，并且该量也呈现良好的缩放。已经发现，湍流动能产生的最大值发生在第二不变量近似为零的层中，即不稳定的片状结构卷起成为棒的地方。生产在拉伸和压缩应变的贡献的分解表明，这两个贡献提出了一个很好的缩放。然而，当近壁和外部结构分离时，完美的缩放保持不变。相同的统计数据已被评估的直接模拟的湍流通道上的两个壁面上的不同类型的波纹。在波峰平面附近的层中的流动物理学与表面的形状密切相关，并且已经证明，壁面速度波动的法线对流动结构的改变、阻力的增加和湍流动能的产生负责。这些模拟在中间雷诺数表明，在外部区域的汤森相似性假设成立。
2019-01-07 physics.flu-dyn
Weakly coupled fluid-structure interaction between wall-bounded turbulent flows and defect-embedded phononic subsurfaces
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究壁湍流与嵌有缺陷的声子子表面的弱耦合相互作用，通过顺序推进流体与结构模型，揭示声子子表面如何通过频率选择性耦合过滤并重组湍流能量。
2026-04-12 physics.flu-dyn
A wall model based on neural networks for LES of turbulent flows over periodic hills
本文利用前向神经网络和壁面分辨大涡模拟数据，建立了一个适用于周期性地形上湍流的壁面模型。为了开发适用于不同流态的壁面模型，将所有流向位置处的近壁区域中的流动数据分组在一起作为训练数据集。在开发的FNN壁模型中，我们采用壁法线距离，近壁速度和压力梯度作为输入功能和壁面剪应力作为输出标签，分别。通过将预测的壁面剪应力与WRLES数据进行比较，检验了训练后的FNN壁面模型的预测精度和泛化能力。对于瞬时壁面剪应力，FNN预测显示出整体良好的协议与WRLES数据与一些差异观察到的位置附近的山顶。在大多数流向位置，FNN预测和WRLES预测之间的相关系数大于0.7。对于平均壁面剪应力，FNN预测与WRLES数据吻合得很好。更重要的是，整体良好的性能的FNN壁模型观察到不同的雷诺数，表明其良好的泛化能力。
2020-11-09 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 numerical study of the side-wall effects on turbulent bands in channel flow at transitional Reynolds numbers
本文采用开放源代码的谱元程序Nektar++，通过直接数值模拟的方法研究了过渡雷诺数下槽道流动中湍流带的侧壁效应。本研究考虑的宽高比为50：1。我们的研究表明，湍流带可以生存与侧壁的碰撞高于体雷诺数Re约1000，但衰减低于Re约975，即临界雷诺数应近似在两个雷诺数之间。我们还讨论了在低雷诺数和潜在的影响，更大的展向通道宽度比我们的研究中考虑的带衰减的潜在机制。研究结果为过渡雷诺数下槽道湍流的实验研究提供了参考。
2022-03-12 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
A Wall Function for Turbulent Boundary Layers under Rotation via Symbolic Regression
通过符号回归方法推导出旋转湍流边界层的可解释壁面函数，揭示了旋转数对边界层收缩/膨胀及再层流化趋势的影响，为旋转系统湍流模型闭合提供新途径。
2026-06-05 physics.flu-dyn
Understanding the effect of wall elasticity in turbulent channel flows
本研究通过对比弹性壁面与粗糙壁面湍流槽道流动，揭示了流固耦合引发的壁面运动及新型展向相干性对近壁流动物理特性和阻力增加的显著影响。
2025-09-14 physics.flu-dyn
Scaling of wall-pressure--velocity correlations in high Reynolds number turbulent pipe flow
本研究通过CICLoPE长管实验，揭示了高雷诺数下壁面压力与湍流速度脉动的雷诺数无关标度律，验证了壁压平方的调制效应，证明二次随机估计法可仅用壁压有效估计壁外速度，支撑高雷诺数壁湍流实时控制。
2025-01-14 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
Self-similar invariant solution in the near-wall region of a turbulent boundary layer at asymptotically high Reynolds numbers
在足够高的雷诺数下，壁面附近的剪切流湍流具有普遍的性质。当长度和速度由湍流的适当特征尺度重新标度，从而在\emph{inner units}中测量时，流的统计特性变得与雷诺数无关。我们证明了平行边界层的完全非线性三维纳维-斯托克斯方程的附壁非混沌精确不变解的存在性，该解捕获了近壁湍流结构的特征自相似标度。行波解的分支可以继续到$Re=1,000,000$。理论和数值相结合的证据表明，解决方案是渐近自相似和精确的尺度内单位雷诺数趋于无穷大。证明存在的不变的解决方案，捕获自相似的缩放特性的湍流在近壁区域是一个步骤，扩展的动力系统方法湍流从过渡制度充分发展的边界层。
2019-12-10 physics.flu-dyn
Changes in turbulent dissipation in a channel flow with oscillating walls
为了加深对壁面摩擦减阻物理机制的理解，本文采用直接数值模拟的方法研究了平板槽道湍流壁面的谐振现象。在恒定压力梯度下进行模拟，以定义明确的内部缩放：在这种情况下，减阻表现为质量流率的增加。为了强调展向剪切层振荡的作用而进行的能量和涡度拟能平衡表明，平均流和湍流脉动的粘性耗散随质量流率的增加而增加，而后者的相对重要性则降低。然后，我们专注于湍流拟能：通过分析的时间演变从开始的壁面运动，占主导地位的，振荡相关的术语在湍流拟能显示，导致湍流耗散增强的绝对条件下，缓慢漂移到新的准平衡条件之前。发现这种机制是质量流率增加的原因。我们最后表明，时间平均体积积分的主导项线性相关的阻力减少。
2012-02-16 physics.flu-dyn
Gas near a wall: a shortened mean free path, reduced viscosity, and the manifestation of a turbulent Knudsen layer in the Navier-Stokes solution of a shear flow
对于固体平面壁面附近的气体，在分子自由飞行入射方向均匀分布的假设下，我们提出了分子平均自由程随离壁面距离变化的标度公式。随后，我们施加相同的缩放到附近的气体的粘度的壁，并计算的Navier-Stokes解的剪切流的速度平行于壁。该解显示了与氩和氮的相应直接模拟蒙特卡罗计算一致的克努森速度边界层。我们还发现，建议的平均自由程和粘度缩放设置的二阶导数的速度为无穷大的壁边界的流域，这表明，气体流动是正式湍流内的Knudsen边界层附近的壁。
2017-03-21 physics.flu-dyn
From coarse wall measurements to turbulent velocity fields through deep learning
这项工作评估了超分辨率生成对抗网络（SRGANs）的适用性，作为一种方法，用于从粗壁测量中重建湍流量。该方法适用于壁场的分辨率增强和估计壁平行的速度场从粗壁测量的剪切应力和压力。通过直接数值模拟产生的摩擦雷诺数$Re_τ=180$的湍流明渠流数据库进行了分析。粗壁测量已经产生了三个不同的下采样因子$f_d=[4,8,16]$从高分辨率的字段，和壁平行的速度场已被重建在四个内部缩放壁正常的距离$y^+=[15,30,50,100]$。我们首先表明，SRGAN可以用来提高粗壁测量的分辨率。如果与直接重建从唯一的粗壁测量相比，SRGAN提供更好的瞬时重建，无论是在均方误差和频谱分数误差。尽管输入壁数据的分辨率较低，使得实现高度准确的预测更具挑战性，但所提出的基于SRGAN的网络产生了非常好的重建结果。此外，它表明，即使是最具挑战性的情况下，SRGAN是能够捕捉的大尺度结构，填充流。所提出的新方法具有很大的潜力，闭环控制应用依赖于非侵入式传感。
2021-07-12 physics.flu-dyn
Wall heat transfer and flow field configuration of shock wave-turbulent boundary layer interactions on cryogenically cooled wall
Nagoya University（名古屋大学）；Aichi Institute of Technology（爱知工业大学）
研究了超声速流动中低温冷却壁上激波与湍流边界层相互作用的传热与流动场配置，采用低温敏感涂料分析流动场与壁面热流关系，发现冷却壁条件下的分离点后移且热流减少。
2026-04-08 physics.flu-dyn
Reynolds-number dependence of streamwise velocity variance in wall-bounded turbulent flows
本文提出壁面湍流流向速度方差模型，假设附着涡诱导内部湍流边界层，得到对数方差剖面，并揭示峰值及长度比在渐近大雷诺数下无界、近壁归一化方差保持有限的规律。
2024-05-06 physics.flu-dyn
Reflections on a Penetration Theory of Turbulent Heat Transfer
本文讨论了一种改进的穿透理论，其中动量壁层的时间尺度是基于从壁面喷射的发生，而热层的时间尺度是基于从壁面到流向流的热的非稳态扩散，而不是来自穿透壁层的涡流的热的更新。提出了一种确定热壁层厚度的方法。该理论与热壁层厚度和努塞尔数的实验数据充分相关。关键词：传热，穿透理论，湍流，时间尺度。
2010-09-13 physics.flu-dyn
Turbulent-laminar patterns in shear flows without walls
湍流-层流不连续性，通常以条带和斑点的形式出现，是壁面剪切流中通向湍流的途径的普遍特征。在这里，我们研究的理想化的剪切无应力边界驱动的正弦体力和证明定量协议之间的湍流在这种流动和发现在内部的平面Couette流-该区域不包括边界层。利用边界层的情况下，我们构建了一个模型流，只使用四个傅立叶模式的剪切方向，但鲁棒地捕捉到的过渡中观察到的时空现象的范围，从斑点增长湍流带和均匀湍流。该模型在保持基本物理特性和与纳维-斯托克斯方程的直接联系的同时，大大降低了模拟间歇性湍流结构的成本。我们证明了这一过程的通用性，通过引入无应力的等效流平面Poietille和管流再次捕获的过渡中看到的顺层结构。
2016-02-17 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
Differentially heated turbulent channel flow two-point correlations
本研究通过变热物性DNS模拟差分加热通道流动，发现热冷壁面的温度梯度差异导致热壁传热增加、冷壁湍流产生率更高。
2024-11-12 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
A Dynamic Subgrid-Scale Model Based on Liutex Theory for Wall-Bounded Turbulent Flows
本文提出基于Liutex理论的动态子格尺度模型，用于改进壁湍流的LES预测，具有自适应系数和物理长度尺度，提升计算效率与精度。
2025-12-16 physics.flu-dyn
Law of the wall in an unstably stratified turbulent channel flow
我们进行直接数值模拟的不稳定分层湍流槽道流解决浮力的影响，边界层动力学和平均场的数量。我们系统地跨越摩擦雷诺数（$Re_τ$）和瑞利数（$Ra$）的空间中的参数范围。我们的重点是偏离对数定律的墙壁，由于浮力运动。对流在相关范围内的影响进行了讨论，提供速度，温度和雷诺应力以及摩擦系数的平均剖面的测量。提出了一种唯象模型，并示出捕捉所观察到的偏差的速度分布在对数律区域从非对流的情况下。
2022-06-10 physics.flu-dyn
Wall-modeled large-eddy simulation of three-dimensional turbulent boundary layer in a bent square duct
本文通过弯曲方管内3DTBL的WMLES并对照实验，比较平衡、积分非平衡与PDE非平衡三种壁面模型，发现PDE模型显著改善壁面应力方向预测，而外区解基本不受模型影响。
2022-04-01 physics.flu-dyn
Wall-oscillation conditions for drag reduction in turbulent channel flow
采用直接数值模拟方法研究了壁面展向正弦振动对槽道湍流减阻特性的影响。本文的工作是基于阻力减小与参数$S$、最大壁面速度和振荡周期的函数之间的线性关系。这个量已经通过与振荡斯托克斯层对近壁湍流动力学的作用有关的物理参数被发现。利用尺度参数的预测潜力，以深入了解振荡壁技术的减阻效果。第一次研究了在给定的最大壁面位移下，保证最大减阻的振荡周期。还讨论了产生非零减阻效果所需的最小壁面作用力强度以及减阻对雷诺数的依赖性。在文献中提供的减阻数据进行了比较与预测给出的缩放参数，从而达到一个全面的视图的最先进的。
2008-02-01 physics.flu-dyn
Supersonic turbulent flows over sinusoidal rough walls
对等温粗糙壁面上充分发展的超声速湍流槽道流动进行了直接数值模拟。粗糙度的影响被纳入使用水平集/体积的流体浸没边界法。比较了五种槽道流的湍流统计，包括一种两壁光滑的参考情况和四种具有光滑顶壁和底壁的二维（2D）和三维（3D）正弦粗糙度的情况。结果表明，湍流的粗糙地形和相关的冲击模式的强烈依赖。具体而言，2D几何形状产生强的斜激波，其传播穿过通道并被反射回粗糙壁侧。这些强冲击是不存在的光滑壁通道，并显着较弱的情况下，与三维粗糙的几何形状，取代弱激波。在二维粗糙度情况下，在冲击位置上的顶壁上，湍流剪切产生的局部增强进行了观察。这种增强生产的区域也存在于3D的情况下，在一个弱得多的水平。斜激波被认为是负责一个更显着的熵产生的情况下，2D表面比那些与3D的，导致更高的不可逆热生成，因此在2D粗糙度的情况下更高的温度值。在目前的超声速通道中，由于激波的存在，粗糙度的影响超出了近壁层。这表明外层相似性可能不完全适用于粗糙壁超音速湍流。
2022-11-07 physics.flu-dyn
Turbulent channel flow over an anisotropic porous wall - Drag increase and reduction
渗透率张量的变化对近壁行为的湍流通道流有界的多孔壁的影响进行了探讨，使用一组直接的数值模拟。研究发现，通过调整渗透率的方向性，可以使总阻力减小或增加$20\%$以上。对于垂直方向的渗透率低于平行于壁面的渗透率的材料，可以实现减阻。这种配置限制了界面处的壁法向速度，同时促进切向滑移速度的增加，导致几乎“单组分”湍流，其中低速和高速条纹相干性强烈增强。在另一方面，强烈的阻力增加时，发现高的壁正常和低的壁平行渗透率规定。在这种情况下，由于减少壁阻塞效应的壁法线波动的增强触发了在展向方向上强烈相关的结构的发生，这是其他作者在各向同性多孔层或具有大突起高度的肋壁上的流动中观察到的现象。使用各向异性多孔壁的阻力减少是特别有吸引力的，因为相同的增益可以实现在不同的雷诺数，通过重新调整的渗透率的大小。
2018-02-01 physics.flu-dyn
Breaking the Reynolds Analogy: Decoupling Turbulent Heat and Momentum Transport via Spanwise Wall Oscillation in Wall-Bounded Flow
本研究通过展向壁面振荡在湍流通道流中打破雷诺类比，实现优先增强传热而非阻力，为换热器优化提供新途径。
2023-12-20 physics.flu-dyn
Velocity transformation for compressible wall-bounded turbulent flows with and without heat transfer
本文提出了一种将可压缩壁面湍流的平均速度分布映射到不可压缩壁面规律的变换。与现有的方法不同，所提出的转换成功地崩溃，没有具体的调整，从充分发展的通道和管道流的数值模拟数据，和边界层有或没有传热。在所有这些情况下，转换是成功的跨越整个内层的边界层（包括粘性子层，缓冲层，对数层），恢复渐近精确的近壁行为的粘性子层，并符合近平衡的湍流产生和耗散的对数区域的边界层。对于边缘马赫数为0 ~ 15、摩擦雷诺数为200 ~ 2000的可压缩壁面边界流动，验证了变换的性能。基于物理参数，我们表明，这样一个一般的转换存在可压缩壁有界湍流的壁热条件无关。
2021-08-17 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
Law-of-the-wall for streamwise energy spectra in high-Reynolds-number turbulent boundary layers
提出了近壁区流向能谱高频区的标度关系。这是基于\cite{perry1977}和\cite{Zamalloa2014}的量纲分析方法，以及近壁区的小尺度波动应仅取决于粘性尺度的假设，类似于平均流的普朗特壁定律。这使我们能够检查的下限为高频率制度的墙壁定律的频谱将举行。高雷诺数湍流边界层数据的观测表明，在壁面法向位置和雷诺数范围内，该高频区开始的保守估计值为$f^+$ = 0.005（对应于200个粘性时间单位）。这足以捕获能量粘性尺度的运动，例如近壁条纹，其具有大约100个粘性单位的时间尺度。这种标度关系和谱塌陷与较低雷诺数\cite{Zamalloa2014}下的内流观测结果一致。
2018-05-21 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
Universal Scaling Laws for Dense Particle Suspensions in Turbulent Wall-Bounded Flows
本文研究了平板槽道湍流中中性浮力球稠密悬浮液的宏观行为。我们发现，颗粒大于最小的湍流尺度导致悬浮液偏离连续极限，其动态是很好地描述了一个有效的悬浮液粘度。这种偏差是由于在壁面附近形成具有显著滑移速度的颗粒层而引起的。通过假设两个不同的运输机制，在近壁层和湍流的散装，我们定义了一个有效的壁位置，使在散装的流动仍然可以准确地描述由一个有效的悬浮液粘度。因此，我们提出了缩放律的悬浮液流的平均速度的轮廓，连同一个主方程能够预测的阻力增加的颗粒尺寸和体积分数的函数。
2016-08-31 physics.flu-dyn
