في تباين سرعة الجريان الطولي في منطقة الجدار للتيارات المضطربة

ندرس سلوك تباين سرعة الجريان الطولي في تيارات مضطربة محدودة بالجدران باستخدام قاعدة بيانات محاكاة عددية مباشرة (DNS) لتدفق الأنابيب حتى رقم رينولدز الاحتكاكي {Re} 12000. تشير تحليل طيف عرض النطاق في منطقة الجدار اللزج بقوة إلى وجود طبقة تداخل بين المدى الطيفي ذي المقاييس الداخلية والخارجية، وتتميز بانحدار من النوع k ^-1+ (حيث k هو عدد الموجات في الاتجاه المحوري، و 0.18)، وبالتالي فهي أقل حدة مما اقترحه النموذج الكلاسيكي لنموذج الدوامات المتصلة. الدلالة الرئيسية هي أن المساهمة في تباين سرعة الجريان الطولي (u²) من أكبر مقاييس الحركة (الهياكل العلوية) تنخفض ببطء عندما {Re} ^-، ويتبع التباين الداخلي المدمج قانون قوة عيب من النوع u² ^+ = A - B \, {Re} ^-، مع ثوابت A و B تعتمد على y+. تدعم بيانات DNS هذا السلوك جيدًا، مما يعني أن مقياس الجدار الصارم يُعاد في حد رقم رينولدز اللانهائي. تُظهر توزيع حدود الحد المستخلص لتباين سرعة الجريان الطولي قيمة ذروة طبقة العازل u² ^+ 12.1، وقمة خارجية إضافية ذات مغزى أكبر. كما تشير تحليل طيف السرعة إلى سلوك مشابه لمعدل التبدد لتباين سرعة الجريان الطولي عند الجدار، والذي من المتوقع أن يصل إلى قيمة حدية تبلغ حوالي 0.28، وبالتالي تتجاوز قليلاً القيمة 0.25 التي تم افتراضها في تحليلات سابقة (Chen & Sreenivasan, J. Fluid Mech., vol. 908, 2021, R3). لقد وجدنا أدلة تشير إلى أنه من المحتمل أن يرتبط التأثير المتناقص للجدار من الدوامات المرتبطة بالجدار بتكوين طبقات ستوك المضطربة الأساسية.