The effects of surface roughness on a turbulent boundary layer (TBL) were investigated using particle image velocimetry (PIV). The roughness elements used were periodically arranged two-dimensional spanwise rods, and the roughness height was ${\kappa}/{\delta}$. Introduction of the roughness elements increased the wake strength and the turbulent stress not only in the roughness sublayer but also in the outer layer. This indicates the existence of interaction between inner and outer layers for 2D rod-roughened wall. Roughness effects on a turbulence structure near the wall were obtained by PIV measurements. Iso-contours of mean velocities and Reynolds stresses in the roughness sublayer showed a very good agreement with previous DNS results.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제29권6호
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pp.637-644
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2005
This paper describes the numerical simulation of the interaction between longitudinal vortices ("common flow up") and a 3-D turbulent boundary layer over a flat plate To analyze the common flow up Produced from vortex generators. the flow field behind the vortex generators Is modeled by the information that is available from studies on a half-delta winglet. Also. the Reynolds-averaged Navier-Stokes equation for three-dimensional turbulent flows. together with a two-layer turbulence model to resolve the near-wall flow, is solved by the method of AF-ADI. The computational results predict that the boundary layer is thinned in the regions where the secondary flow is directed toward the wall and thickened where it is directed away from the wall Also. the numerical results. such as Reynolds stresses. turbulent kinetic energy and skin friction characteristics generated from the vortex generators . are reasonably close to the experimental data.
Turbulent boundary layer pressure fluctuation exerted on the surface of a structure can give rise to a elastic stress wave on the surface of the structure. The stress wave so called surface wave, will not only propagate along the surface of structure but also penerate into the structure. To reduce the transmission of stress wave into the structure the elastomer layer is usually attactched on the surface of structure. The transfer function, which is defined herein as the ratio of stress waves at the surface and bottom of the elastomer layer, is derved by use of the cylindrical coordinates system. The elastodynamics of the elastomer layer subjected to the turbulent boundary layer pressure fluctuation is represented by the simplified one degree-of-freedom model for easy prediction of the stress wave transmission as well as efficient design of the elastomer layer.
The characteristics of turbulent boundary layers over hilly terrain depend strongly on the hill slope and upstream condition, especially inflow turbulence. Numerical simulations are carried out to investigate the neutrally stratified turbulent boundary layer over two-dimensional hills. Two kinds of hill shape, a steep one with stable separation and a low one without stable separation, two kinds of inflow condition, laminar turbulent, are considered. An auxiliary simulation, based on the local differential quadrature method and recycling technique, is performed to simulate the inflow turbulence be imposed at inlet boundary of the turbulent inflow, which preserves very well in the computational domain. A large separation bubble is established on the leeside of the steep hill with laminar inflow, while reattachment point moves upstream under turbulent inflow condition. There is stable separation on the side of low hill with laminar inflow, whilw not turbulent inflow. Besides increase of turbulence intensity, inflow can efficiently enhance the speedup around hills. So in practice, it is unreasonable to study wind flow over hilly terrain without considering inflow turbulence.
The purpose of this paper is the study on the characteristics of an inlet system with shock/boundary layer interactions by using various types of bumps which are substituted for the conventional bleeding system in supersonic inlet. in this study a comprehensive numerical analysis has been performed to understand the three-dimensional flow field including shock/boundary layer interaction and growth of turbulent boundary layer that might occur around a three-dimensional bump in a supersonic inlet. The characteristics of boundary layer seen in the current numerical simulations indicate the potential capability of a three-dimensional bump to control shock/boundary layer interaction in supersonic inlets.
The purpose of this study is the characteristics of an innovative inlet system with shock/boundary layer interactions by using various types of bumps which are substituted for the conventional bleeding system in supersonic inlet. This study performs a comprehensive numerical effort that be directed at better understanding the three-dimensional flowfield includes shock/boundary layer interaction and growth of turbulent boundary layer that occur around a three-dimensional bump in a supersonic inlet. The characteristics of boundary layer seen in the current numerical simulations indicates the potential capability of the three-dimensional bump to control shock/boundary layer interaction in supersonic inlets.
Axisymmetric turbulent thick boundary layers on a rotating body of revolution are calculated numerically in the paper. Richardson number is introduced to the mixing length to take account of swirl effects on Reynolds stresses. Interactions of the boundary layer and the external potential flow are included by adding the displacement thickness of boundary layers on the original body. Pressure distributions on the body surface are estimated by integrating normal momentum equation across the boundary layer. A model is designed and tested in the wind tunnel. Mean velocities are measured. Through the present study, swirl effects on the thick axisymmetric boundary layer development are considerable in comparison with those of non-totating cases. Rotational motion generally increase boundary layer thickness, axial skin friction coefficients, and form drags. Circumferential flow can be reversed to induce negative skin friction when the section area is reduced.
In this study, we investigate the wake characteristics in two cases which are laminar inflow and turbulent inflow. To solve the flow with wind turbines and its wake, we use large eddy simulation (LES) technique with actuator line method (ALM) and turbulent inflow of Turbsim. Turbulent inflow which contains the characteristic of the stable atmospheric boundary layer is used. We perform the quantitative analysis of velocity deficit and turbulence intensity in two cases. Time series of velocity deficit at the first, the second column in two cases are compared to observe the performance of wind turbine. The performance in the first column in laminar inflow is overestimated compared to that in turbulent inflow. And we observe that wake in the case with turbulent inflow drive to the span-wise direction and wake recovery in turbulent inflow is more effective. In quadrant analysis of Reynolds stress, the ejection and the sweep motion in turbulent inflow case are bigger than those in laminar inflow case.
Lee, In-Sub;Ryou, Hong-Sun;Lee, Seong-Hyuk;Chae, Soo
Journal of Mechanical Science and Technology
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제14권1호
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pp.93-102
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2000
The objective of the present study is to investigate the pressure-strain correlation terms of the Reynolds stress models for the three dimensional turbulent boundary layer in a $30^{\circ}$ bend tunnel. The numerical results obtained by models of Launder, Reece and Rodi (LRR) , Fu and Speziale, Sarkar and Gatski (SSG) for the pressure-strain correlation terms are compared against experimental data and the calculated results from the standard k-${\varepsilon}$ model. The governing equations are discretized by the finite volume method and SIMPLE algorithm is used to calculate the pressure field. The results show that the models of LRR and SSG predict the anisotropy of turbulent structure better than the standard k-${\varepsilon}$ model. Also, the results obtained from the LRR and SSG models are in better agreement with the experimental data than those of the Fu and standard k-${\varepsilon}$ models with regard to turbulent normal stresses. Nevertheless, LRR and SSG models do not effectively predict pressure-strain redistribution terms in the inner layer because the pressure-strain terms are based on the locally homogeneous approximation. Therefore, to give better predictions of the pressure-strain terms, non-local effects should be considered.
본 연구에서는 다른 실험 조건은 일정하게 유지하면서 아래 벽면의 표면조도 를 체계적으로 변화시켜 표면조도가 후향계단 뒤의 재부착 흐름 및 재발달경계층에 미 치는 영향을 조사하고자 하며 구체적인 내응은 다음과 같다. (1) 표면조도가 재부착 길이와 재발달경계층에 미치는 영향의 조사. (2) 표면조도가 평균속도와 난류량 분포 에 미치는 영향의 조사. (3) 여러 종류 표면조도 변화에 따른 재부착길이와 재발달 경 계층 회복에 미치는 영향과 결과의 상호 비교.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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