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Characteristics of Incompressible Free Shear Flows and Implications for Turbulence Modeling

Eisfeld, Bernhard (2021) Characteristics of Incompressible Free Shear Flows and Implications for Turbulence Modeling. AIAA Journal, 59 (1), Seiten 180-195. American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA). doi: 10.2514/1.J059654. ISSN 0001-1452.

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Offizielle URL: https://arc.aiaa.org/journal/aiaaj

Kurzfassung

It is shown that in self-preserving incompressible free shear flows governed by the boundary-layer equations, a region must exist in which the Reynolds-stress anisotropies are constant. The theoretical result is confirmed by an analysis of well-established experimental data for the plane jet, the axisymmetric jet, and the plane mixing layer. The values of the corresponding Reynolds-stress anisotropies are determined, revealing differences between the corresponding eigensystems of these flows. While the shape of the corresponding tensor surfaces is similar, the corresponding principal axes have varying inclinations with respect to the flow-aligned coordinate system. Hence, the shear-stress anisotropy differs even in the case of almost identical eigenvalues or invariants of the anisotropy tensor. Numerical predictions can be improved by a calibration of the pressure-strain correlation of a Reynolds-stress model using the observed anisotropies in the constant layer. For an industrial application, this will require an automatic adjustment of model coefficients according to the local flow type, although a self-adaptive model that can switch automatically between the respective sets of tailored coefficients for each local flow type is still being sought.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143459/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Characteristics of Incompressible Free Shear Flows and Implications for Turbulence Modeling
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Eisfeld, BernhardBernhard.Eisfeld (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1751-8872NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2021
Erschienen in:AIAA Journal
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:59
DOI:10.2514/1.J059654
Seitenbereich:Seiten 180-195
Verlag:American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA)
ISSN:0001-1452
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Turbulenz, Scherströmung, Anisotropie
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L EV - Effizientes Luftfahrzeug
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Virtuelles Flugzeug und Validierung
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, BS
Hinterlegt von: Eisfeld, Dr.-Ing. Bernhard
Hinterlegt am:09 Aug 2021 07:42
Letzte Änderung:09 Aug 2021 07:42

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