표면조도가 있는 난류경계층 내 난류구조

Q: 이 논문에서 정의한 roughness sublayer란 무엇인가?

roughness sublayer는 표면조도 주변에서 2점 상관 계수가 주 유동 방향 위치에 독립적이지 않은 영역으로 정의된다. 이는 1점 통계량으로 정의된 roughness sublayer와는 다른 특성을 보이며, 난류통계량이 아닌 난류구조의 관점에서 정의될 때 벽면에 더 가까이 존재한다.

Q: 표면조도가 난류경계층의 Reynolds 전단 응력 생성 메커니즘에 어떤 영향을 미치는가?

연구 결과, roughness sublayer 내부에서는 표면조도의 영향으로 난류 와 구조의 차이가 발생하지만, roughness sublayer 바깥 영역, 특히 log layer에서는 난류 와 구조의 길이 스케일과 속도 벡터 성분에서 큰 차이가 발견되지 않는다. 따라서 이 영역에서의 Reynolds 전단 응력 생성 메커니즘은 표면조도로 인해 크게 변화하지 않는다.

이재화; 이승현; 김경연; 성현진

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이재화 이승현 김경연 성현진

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 논문집 B권 대한기계학회논문집 B권 제32권 제6호

발행연도: 2008.6

수록면: 463 - 470 (8page)

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Turbulent coherent structures near rod-roughened wall are investigated by analyzing the database of directnumerical simulation of turbulent boundary layer. The surface roughness rods with the height k/δ =0.05 are arranged periodically in Reδ = 9000 . The roughness sublayer is defined as two-point correlations are not independent of streamwise locations around roughness. The roughness sublayer based on the two-point spatial correlation is different from that given by one-point statistics. Quadrant analysis and probability-weighted Reynolds shear stress indicate that turbulent structures are not affected by surface roughness above the roughness sublayer defined by the spatial correlations. The conditionally-averaged flow fields associated with Reynolds shear stress producing Q2/Q4 events show that though turbulent vortices are affected in the roughness sublayer, these are very similar at different streamwise locations above the roughness sublayer. The Reynolds stress producing turbulent vortices in the log layer ( y /δ = 0.15) have almost the same geometrical shape as those in the smooth wall-bounded turbulent flows. This suggests that the mechanism by which the Reynolds stress is produced in the log layer has not been significantly affected by the present surface roughness.

#Direct numerical Simulation (직접수치모사) #Turbulent Boundary Layer (난류경계층) #Surface Roughness (표면조도) #Turbulent Structure (난류구조)

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