Turbulent Boundary Layers over Heterogeneous Rough Surfaces
异质粗糙表面上的湍流边界层
基本信息
- 批准号:2883297
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- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Studentship
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Turbulent flows over surfaces that have roughness variation in the streamwise direction are frequently encountered in nature (e.g. interfaces between ocean and landmasses, rural and urban areas, forest and grasslands) and in various engineering applications (e.g. turbine blades and ship hull due to bio-fouling or abrasive/corrosive effects) having a direct impact on aero/hydrodynamic performance and lifespan of fluid-flow systems as well as on dispersion of air pollution and wind patterns over urban areas. However, there is limited research in this field, hence the behaviour/prediction of turbulent flows and associated skin-friction drag development remain unclear over these types of rough surfaces. This study aims to fill this gap through cutting-edge experimental research with advanced laser-based optical flow diagnostics (i.e, PIV, PTV and DIC). We are particularly interested in resolving and predicting flow dynamics and associated skin-friction drag altered by a change in surface roughness (in the streamwise direction), as well as the interaction of a newly formed internal boundary layer (a shear layer) with the free surface. The latter is also important to understand and control transport mechanisms for CO2 and O2 (considering the severe and irreversible effects of global warming and the environmental targets for the next decades).
在自然界中经常遇到在流向上有粗糙度变化的表面上的湍流(例如,海洋和陆地之间、农村和城市地区之间的界面、森林和草原)以及各种工程应用(例如,由于生物污染或磨蚀/腐蚀作用而产生的涡轮叶片和船体)对流体流动系统的空气/流体动力性能和寿命以及空气污染的扩散和城市地区的风力模式有直接影响。然而,该领域的研究有限,因此湍流的行为/预测以及相关的表面摩擦阻力发展在这些类型的粗糙表面上仍然不清楚。本研究旨在通过先进的基于激光的光流诊断(即PIV, PTV和DIC)的前沿实验研究来填补这一空白。我们特别感兴趣的是解决和预测流动动力学和相关的皮肤摩擦阻力改变的表面粗糙度(在流向方向),以及一个新形成的内部边界层(剪切层)与自由表面的相互作用。后者对于理解和控制CO2和O2的运输机制也很重要(考虑到全球变暖的严重和不可逆转的影响以及未来几十年的环境目标)。
项目成果
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