An experimental study into the effects of streamwise and spanwise acceleration in a turbulent boundary layer
An experimental study into the effects of streamwise and spanwise acceleration in a turbulent boundary layer
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湍流边界层中流向和展向加速度影响的实验研究
DOI：
10.1007/s00348-012-1414-1
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发表时间：
2012
影响因子：
2.4
通讯作者：
Pearce N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pearce N
我们比较了在一个低速水道实验中产生的两个湍流边界层。两者都受到由通道的侧向收缩产生的相同的流向压力梯度，并且通过弯曲收缩壁在其中一层上施加额外的跨向压力梯度。尽管流向加速度相对较高，但热膜探针对平均速度分布的测量表明，雷诺数增加，而下游的摩擦系数减小。利用氢气泡对粘性层进行可视化显示，随着加速度的增加，无量纲条纹间距增加。壁面附近流向速度的统计矩的变化表明高速波动的优势增加。近壁面条纹和速度统计数据对沿展向压力梯度引起的边界层三维变化不敏感，边界层横流速度达到局地自由流速度的11%。
We compare two turbulent boundary layers produced in a low-speed water channel experiment. Both are subjected to an identical streamwise pressure gradient generated via a lateral contraction of the channel, and an additional spanwise pressure gradient is imposed on one of the layers by curving the contraction walls. Despite a relatively high streamwise acceleration, hot-film probe measurements of the mean-velocity distributions show that the Reynolds number increases whilst the coefficient of friction decreases downstream. Visualization of the viscous layers using hydrogen bubbles reveal an increase in the non-dimensional streak spacing in response to the acceleration. Changes in statistical moments of the streamwise velocity near the wall suggest an increased dominance of high-velocity fluctuations. The near-wall streaks and velocity statistics have little sensitivity to the boundary layer three-dimensionality induced by the spanwise pressure gradient, with the boundary-layer crossflow velocity reaching 11 % that of the local freestream velocity.
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