Abstract
In recent years, experimental and theoretical studies show that turbulent flows looking disordered have a definite structure produced repetitively with visible order. As a core structure of turbulence, hairpin vertices are believed to play a major role in developing and sustaining the turbulence process in the near wall region of turbulent boundary layers and may be regarded as the simplest conceptual model that can account for the essential features of the wall pressure fluctuations. In this work, fully developed typical hairpin vortices are focused and the associated surface pressure distributions and their corresponding spectra are estimated. On the basis of the attached eddy model, the overall surface pressure spectra are represented in terms of the eddy size distribution. The model is validated by comparison of predicted wavenumber spectra with existing empirical models, the results of direct numerical simulation (DNS) and also spatial correlations with experimental measurements.
최근 난류유동에 대한 많은 실험 및 이론적 연구들은 무질서해 보이는 난류유동도 특정한 구조를 가지고 있으며 그 구조적 특성들이 반복적이며 가시적인 질서들을 가지고 있음을 보여주고 있다. 헤어핀 와류는 벽면 영역에서 난류경계층을 발전시키고 지탱하는 중요한 역할을 하는 난류의 핵심 구조로서 벽면 압력변동의 주요 특성을 설명해 줄 수 있는 개념 모델로 여겨지고 있다. 이 연구에서는 난류경계층에서 생성되는 헤어핀 와류들이 유기하는 표면 압력과 압력 스펙트럼을 평가하고 부착와류 모델링을 통해 이들이 유기하는 전체 표면 압력과 그에 상응하는 스펙트럼을 계산하였다. 이 연구를 통해 확립된 해석방법을 검증하기 위해 기존의 실험 및 이론계산을 통해 얻어진 결과들과 비교하여 신뢰성과 유용성을 증명하였다.
