Estatísticas unidimensionais para fluxo turbulento em tubo até

Estudamos fluxos turbulentos em um tubo reto liso de seção transversal circular até o número de Reynolds de fricção ({Re}) 6000, utilizando simulação numérica direta (DNS) das equações de Navier–Stokes. Os resultados da DNS destacam desvios sistemáticos da lei de fricção de Prandtl, totalizando aproximadamente 2\, \%, que se extrapolariam para aproximadamente 4\, \% em números de Reynolds extremos. O ajuste dos dados do coeficiente de fricção DNS resulta em uma constante de von Kármán estimada em k 0. 387, que se ajusta bem ao perfil de velocidade média e que apoia a universalidade dos fluxos canônicos limitados por paredes. A mesma constante também se aplica à velocidade da linha central do tubo, fornecendo assim suporte para a afirmação de que o estado assintótico do fluxo em tubo em números de Reynolds extremos deve ser fluxo plug. Nos números de Reynolds sob investigação, nenhuma evidência de saturação do crescimento logarítmico do pico interno da variância de velocidade axial é encontrada. Embora nenhum pico externo da variância de velocidade emerja diretamente em nossa DNS, fornecemos evidências sólidas de que ele deve aparecer em {Re} 10⁴, como resultado da produção de turbulência superando a dissipada ao longo de uma grande parte da camada da parede exterior, invalidando assim a hipótese clássica de equilíbrio.