Pattern prediction by linear analysis of turbulent flow with drag reduction by wall oscillation
Pattern prediction by linear analysis of turbulent flow with drag reduction by wall oscillation
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通过壁振动减阻的湍流线性分析进行模式预测
DOI：
10.1017/jfm.2013.165
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发表时间：
2013
影响因子：
3.7
通讯作者：
Blesbois O
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Blesbois O
本文研究了横向振动壁面的湍流流动。振荡参数对应于观察到减阻的状态。条纹间距和条纹角度从广义最优扰动方法得到的结果与直接数值模拟进行比较。其他流动特征的广义最优扰动进行了比较，从数值模拟中提取的条件平均数据。广义最优扰动在一个给定的时刻的时间被发现，包括一个无限长的结构，在一定的角度的主流方向。这个角度在半个周期内随时间缓慢变化，然后突然跳到一个不同的值，改变符号和大小。的角度变化被证明是缓慢的，因为有一个很短的时间间隔，在振荡周期时，一个小的扰动的某个角度强烈增长，然后保持主导的几乎整个半周期。广义最优扰动的瞬态增长机制被发现是由于横流剪切的奥尔机制的组合，作用在初始阶段，其次是由壁法向运动也定向在同一方向上的沿结构定向沿着的速度分量的提升机制。
A turbulent flow past a transverse-oscillating wall is considered. The oscillation parameters correspond to the regime where drag reduction is observed. Streak spacing and streak angle obtained from the generalized optimal perturbation approach are compared with results from direct numerical simulations. Other flow features of the generalized optimal perturbation are compared with conditionally-averaged data extracted from numerical simulations. The generalized optimal perturbation at a given instant in time is found to consist of an infinitely long structure at a certain angle to the main flow direction. This angle varies slowly with time for half a period, and then suddenly jumps to a different value, changing both sign and magnitude. The angle variation is shown to be slow, because there is a short time interval in the oscillation period when a small perturbation of a certain angle grows strongly and then remains dominant for almost the entire half-period. The transient growth mechanism of the generalized optimal perturbation is found to be a combination of the Orr mechanism due to the cross-flow shear, acting at the initial stage, followed by the lift-up mechanism of the velocity component directed along the structure by the wall-normal motion also oriented in the same direction.
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B. Farrell;P. Ioannou
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