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The mean wall-normal velocity in turbulent-boundary-layer flows under pressure gradient

Wei, Tie und Li, Zhaoriu und Knopp, Tobias und Vinuesa, Ricardo (2023) The mean wall-normal velocity in turbulent-boundary-layer flows under pressure gradient. Journal of Fluid Mechanics, 975 (A27), Seiten 1-20. Cambridge University Press. doi: 10.1017/jfm.2023.860. ISSN 0022-1120.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1017/jfm.2023.860

Kurzfassung

Using a combination of proper variable transformation and integral methods, we rigorously derive an analytical formulation for the mean wall-normal velocity in turbulent boundary layers (TBLs) subjected to arbitrary pressure gradients. The accuracy and robustness of this novel formulation are extensively validated through comparisons with two independent sets of numerical simulation data, demonstrating excellent agreement in both near-equilibrium and non-equilibrium TBLs. In addition, the robustness of the analytical formulations to various choices of boundary-layer edge definition is further confirmed in non-equilibrium TBLs. Our formulation includes a streamwise-derivative term, which has minimal significance in near equilibrium TBLs but plays a crucial role in determining the mean wall-normal velocity in non-equilibrium TBLs. Moreover, we investigate the physical significance of the pre-factors associated with the mean wall-normal velocity components and unveil a close connection between a previously defined pressure-gradient parameter and the ratio of these pre-factors in the analytical equation governing the mean wall-normal velocity. The insights gained from the examination of the pre-factors and their connection to the pressure gradient parameter offer valuable knowledge for interpreting and predicting the behavior of turbulent boundary layers in various practical applications.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198003/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The mean wall-normal velocity in turbulent-boundary-layer flows under pressure gradient
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Wei, TieTie.Wei (at) nmt.eduhttps://orcid.org/0000-0001-7256-6052NICHT SPEZIFIZIERT
Li, ZhaoriuTexas A&M UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knopp, TobiasTobias.Knopp (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3161-5353NICHT SPEZIFIZIERT
Vinuesa, RicardoKTH StockholmNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 November 2023
Erschienen in:Journal of Fluid Mechanics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:975
DOI:10.1017/jfm.2023.860
Seitenbereich:Seiten 1-20
Verlag:Cambridge University Press
ISSN:0022-1120
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Turbulent boundary layers, pressure gradient, wall-normal velocity
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HGF - Programm:Luftfahrt
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Institute & Einrichtungen:Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > CASE, GO
Hinterlegt von: Knopp, Dr.rer.nat. Tobias
Hinterlegt am:17 Jan 2024 09:39
Letzte Änderung:19 Jan 2024 07:18

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