Relations between skin friction and other surface quantities in viscous flows
Relations between skin friction and other surface quantities in viscous flows
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粘性流中的表面摩擦力与其他表面量之间的关系
DOI：
10.1063/1.5120454
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发表时间：
2019
影响因子：
4.6
通讯作者：
Shiyi Chen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tao Chen;Tianshu Liu;Lian-Ping Wang;Shiyi Chen
本文将微分几何的标准方法应用于流体力学中的控制偏微分方程，推导了粘滞流动中固定曲面上的表面摩擦力与其他重要动力学和运动学量之间的精确关系。特别地，明确地表达了曲面曲率影响的数学结构，扩展了以前在平面上的结果。这些关系表明，表面摩擦分别通过边界熵通量、热通量和质量通量与表面压力、温度和标量浓度存在内在耦合。作为一个例子，研究了表面摩擦和表面压力之间的关系在一个球体上的Oseen流动，以阐明在非常小的雷诺数下表面曲率的显著影响。另外两个验证的例子是重力驱动的在波浪形表面上爬行的液膜流动和在楔形上的FalknerSkan流动。此外，将该关系应用于紊流通道的模拟，以探索局部近壁相干结构，并了解其在紊流产生中的动力学作用。由AIP出版社授权出版。https://doi.org/10.1063/1.5120454,年代
This paper presents the derivations of the exact relations between skin friction and other important dynamical and kinematical quantities on a stationary curved surface in a viscous flow by applying the standard methods of differential geometry to the governing partial differential equations in fluid mechanics. In particular, the mathematical structures of the effects of the surface curvature are explicitly expressed, which extend the previous results on a flat surface. These relations reveal that skin friction is intrinsically coupled with surface pressure, temperature, and scalar concentration through the boundary enstrophy flux, heat flux, and mass flux, respectively. As an example, the relation between skin friction and surface pressure is examined in the Oseen flow over a sphere to elucidate the significant effect of the surface curvature at a very small Reynolds number. Two other validation examples are a gravity-driven creeping liquid film flow over a wavy surface and the FalknerSkan flow over a wedge. Furthermore, the relation is applied to a simulated turbulent channel flow to explore the local near-wall coherent structure and understand its dynamical roles in turbulence production. Published under license by AIP Publishing. https://doi.org/10.1063/1.5120454., s
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DOI：
--
发表时间：
2015
期刊：
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影响因子：
--
作者：
J. Jiménez
通讯作者：
J. Jiménez
DOI：
10.1016/j.physd.2004.02.008
发表时间：
2004-09
期刊：
Physica D: Nonlinear Phenomena
影响因子：
--
作者：
T. Bewley;B. Protas
通讯作者：
T. Bewley;B. Protas
DOI：
10.1088/1742-6596/506/1/012008
发表时间：
2014-04
期刊：
Journal of Physics: Conference Series
影响因子：
--
作者：
G. Eitel-Amor;O. Flores;P. Schlatter
通讯作者：
G. Eitel-Amor;O. Flores;P. Schlatter
DOI：
10.2514/6.1983-1735
发表时间：
1983-07
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
U. Dallmann
通讯作者：
U. Dallmann
影响因子：
3.7
作者：
P. Moin;Jong-S. Kim
通讯作者：
P. Moin;Jong-S. Kim