المحاكاة العددية المباشرة للاضطراب في طبقة الحدود المسطحة ذات التدرج الضغط الصفري الاسمي

تمت محاكاة طبقة حدود غير قابلة للانضغاط ذات تدرج ضغط اسمي صفري فوق لوحة مسطحة سلسة لمدى مستمر لرقم رينولدز لسمك الزخم يتراوح بين 80 ≤ Re θ ≤ 940. تم تحفيز الانتقال الذي يكتمل عند حوالي Re θ = 750 بواسطة اضطرابات موضعية متقطعة ناجمة عن بقع من الاضطراب المتساوي الذي تم إدخاله دوريًا من التيار الحر عند Re θ = 80. تم قياس تدرج الضغط في اتجاه التيار بعدة مقاييس، وقد تم إثبات أنه ضعيف. يتم الحفاظ على طبقة الحدود بلاسياس في المنطقة الانتقالية المبكرة من 80 < Re θ < 180 حيث يكون الحد الأقصى لانحراف احتكاك السطح عن الحل النظري أقل من 1%. يتم مقارنة إحصاءات الاضطراب والمتوسط من الدرجة الثانية مع بيانات تجريبية كلاسيكية، وتعتبر مجموعة بيانات DNS نادرة لطبقة الحدود المسطحة المضطربة ذات التدرج الضغط الصفري المتطورة مكانيًا. تشير حساباتنا إلى أنه في طبقة الحدود المسطحة المضطربة ذات قيم رينولدز المنخفضة المتطورة مكانيًا الحالية، يتجاوز إجمالي الإجهاد القصي قليلاً إجهاد القص على الجدار في المنطقة القريبة من الجدار بمقدار 2-20 وحدة جدارية مع اختفاء التدرج الطبيعي عند الجدار. توجد تجاوزات تصل إلى 10% عبر نسبة أوسع من سمك طبقة الحدود في المنطقة الانتقالية المتأخرة. الأولى هي تأثير متبقي من الثانية. تتواجد حقول التدفق الفورية بشكل واضح من دوامات الشعر. هذه هي المرة الأولى التي تظهر فيها أدلة مباشرة (على شكل حل لمعادلات نافير-ستوكس، تطيع القياسات الإحصائية، بدلاً من التركيب الاصطناعي للبنى) مثل هذا التفوق لهذه الهياكل. تم العثور على حزم الشعر الناتجة من هياكل Λ المتقطعة في الأعلى أنها تلعب دورًا أساسيًا في انهيار انتقال طبقة الحدود الحالية.