粗糙度通道流DNS

本方法首次将真实表面粗糙度纳入直接数值模拟,揭示其与等效规则粗糙度在近壁湍流结构上的本质差异。

Zeng, Xian · Zhang, Yang · Cui, Jiahuan · 肖左利 · Luo, Jiaqi

Physics of Fluids 2024

参数信息

马赫数
0.3
摩擦雷诺数
300

技术优势

真实粗糙度进 DNS

用 ghost cell 浸没边界方法处理任意复杂粗糙表面,不再需要贴体网格,能直接模拟工程实测的随机粗糙度。

规则粗糙度会骗人

即使摩阻系数和 ΔU+ 几乎相同,真实粗糙度与等效规则粗糙度的近壁流场结构明显不同,真实粗糙度空间更不均匀但湍流强度更低——用规则粗糙度预测会得到错误的湍流统计。

粗糙度效应局域化

平均速度与雷诺应力在外层符合相似律,说明粗糙度影响主要集中在粗糙亚层,外层基本不受粗糙度细节影响,这为壁面模型简化提供了依据。

应用场景