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Erschienen in: Flow, Turbulence and Combustion 2/2017

11.08.2016

Simulation of a Large-Eddy-Break-up Device (LEBU) in a Moderate Reynolds Number Turbulent Boundary Layer

verfasst von: Cheng Chin, Ramis Örlü, Jason Monty, Nicholas Hutchins, Andrew Ooi, Philipp Schlatter

Erschienen in: Flow, Turbulence and Combustion | Ausgabe 2/2017

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Abstract

A well-resolved large eddy simulation (LES) of a large-eddy break-up (LEBU) device in a spatially evolving turbulent boundary layer is performed with, Reynolds number, based on free-stream velocity and momentum-loss thickness, of R e θ ≈ 4300. The implementation of the LEBU is via an immersed boundary method. The LEBU is positioned at a wall-normal distance of 0.8 δ (δ denoting the local boundary layer thickness at the location of the LEBU) from the wall. The LEBU acts to delay the growth of the turbulent boundary layer and produces global skin friction reduction beyond 180δ downstream of the LEBU, with a peak local skin friction reduction of approximately 12 %. However, no net drag reduction is found when accounting for the device drag of the LEBU in accordance with the towing tank experiments by Sahlin et al. (Phys. Fluids 31, 2814, 1988). Further investigation is performed on the interactions of high and low momentum bulges with the LEBU and the corresponding output is analysed, showing a ‘break-up’ of these large momentum bulges downstream of the LEBU. In addition, results from the spanwise energy spectra show consistent reduction in energy at spanwise length scales for \(\lambda _{z}^{+} > 1000\) independent of streamwise and wall-normal location when compared to the corresponding turbulent boundary layer without LEBU.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Townsend, A.A.: The structure of turbulent shear flow. Cambridge University Press, Cambridge (1956)MATH Townsend, A.A.: The structure of turbulent shear flow. Cambridge University Press, Cambridge (1956)MATH
2.
Zurück zum Zitat Kline, S.J., Reynolds, W.C., Shrub, F.A., Rundstadler, P.W.: J. Fluid Mech. 30, 741 (1967)CrossRef Kline, S.J., Reynolds, W.C., Shrub, F.A., Rundstadler, P.W.: J. Fluid Mech. 30, 741 (1967)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Corke, T.C., Guezennec, Y., Nagib, H.M.: Modification in drag of turbulent boundary layers resulting from manipulation of large-scale structures. Technical Report. 3444 NASA CR (1981) Corke, T.C., Guezennec, Y., Nagib, H.M.: Modification in drag of turbulent boundary layers resulting from manipulation of large-scale structures. Technical Report. 3444 NASA CR (1981)
6.
Zurück zum Zitat Corke, T.C., Nagib, H.M., Guezennec, Y.: A new view on origin, role and manipulation of large scales in turbulent boundary layers. Technical Report 1165861 NASA CR (1982) Corke, T.C., Nagib, H.M., Guezennec, Y.: A new view on origin, role and manipulation of large scales in turbulent boundary layers. Technical Report 1165861 NASA CR (1982)
7.
Zurück zum Zitat Tardu, S., Binder, G.: Recent developments in turbulence management pp. 147–160 (1991) Tardu, S., Binder, G.: Recent developments in turbulence management pp. 147–160 (1991)
9.
Zurück zum Zitat Sahlin, A., Johansson, A.V., Alfredsson, P.H.: Phys. Fluids 31, 2814 (1988)CrossRef Sahlin, A., Johansson, A.V., Alfredsson, P.H.: Phys. Fluids 31, 2814 (1988)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat Park, H., An, N.H., Hutchins, N., Choi, K.S., Chun, H.H., Lee, I.: J. Mar. Sci. Technol. 16, 390 (2011)CrossRef Park, H., An, N.H., Hutchins, N., Choi, K.S., Chun, H.H., Lee, I.: J. Mar. Sci. Technol. 16, 390 (2011)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat Smith, A.E., Gordeyev, S.: AIAA Paper, 2014–0321 (2014) Smith, A.E., Gordeyev, S.: AIAA Paper, 2014–0321 (2014)
13.
Zurück zum Zitat Inaoka, K., Suzuki, K.: Turbulent shear flows 9, pp 365–382. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (1995)CrossRef Inaoka, K., Suzuki, K.: Turbulent shear flows 9, pp 365–382. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (1995)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Mathis, R., Hutchins, N., Marusic, I.: J. Fluid Mech. 628, 311 (2009)CrossRef Mathis, R., Hutchins, N., Marusic, I.: J. Fluid Mech. 628, 311 (2009)CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Spalart, P.R., Streletsb, M., Travin, A.: Int. J. HeatFluid Flow 27, 902 (2006)CrossRef Spalart, P.R., Streletsb, M., Travin, A.: Int. J. HeatFluid Flow 27, 902 (2006)CrossRef
17.
18.
19.
Zurück zum Zitat Eitel-Amor, G., Örlü, R., Schlatter, P.: Int. J. HeatFluid Flow 47, 57 (2014)CrossRef Eitel-Amor, G., Örlü, R., Schlatter, P.: Int. J. HeatFluid Flow 47, 57 (2014)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat Chevalier, M., Schlatter, P., Lundbladh, A., Henningson, D.S.: Simson – a pseudo-spectral solver for incompressible boundary layer flows. Technical Report 7, Technical Report TRITA-MEK (2007) Chevalier, M., Schlatter, P., Lundbladh, A., Henningson, D.S.: Simson – a pseudo-spectral solver for incompressible boundary layer flows. Technical Report 7, Technical Report TRITA-MEK (2007)
21.
Zurück zum Zitat Schlatter, P., Stolz, S., Kleiser, L.: Int. J. HeatFluid Flow 25, 549 (2004)CrossRef Schlatter, P., Stolz, S., Kleiser, L.: Int. J. HeatFluid Flow 25, 549 (2004)CrossRef
23.
Zurück zum Zitat Brynjell-Rahkola, M., Schlatter, P., Hanifi, A., Henningson, D.S.: . In: 8th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (2013) Brynjell-Rahkola, M., Schlatter, P., Hanifi, A., Henningson, D.S.: . In: 8th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena (2013)
24.
Zurück zum Zitat Anders, J.B., Watson, R.: AIAA Shear Flow Control Conf. 85, 0520 (1985) Anders, J.B., Watson, R.: AIAA Shear Flow Control Conf. 85, 0520 (1985)
26.
Zurück zum Zitat Plesniak, M.W., Nagib, H.M.: AIAA Shear Flow Control Conf. 85, 0518 (1985) Plesniak, M.W., Nagib, H.M.: AIAA Shear Flow Control Conf. 85, 0518 (1985)
27.
28.
Zurück zum Zitat Lemay, J., Savill, A.M., Bonnet, J.P., Delville, J.: Turbulent shear flows 6, pp 179–193. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (1989)CrossRef Lemay, J., Savill, A.M., Bonnet, J.P., Delville, J.: Turbulent shear flows 6, pp 179–193. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (1989)CrossRef
29.
Zurück zum Zitat Chauhan, K., Philip, J., de Silva, C., Hutchins, N., Marusic, I.: J. Fluid Mech. 742, 119 (2014)CrossRef Chauhan, K., Philip, J., de Silva, C., Hutchins, N., Marusic, I.: J. Fluid Mech. 742, 119 (2014)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Lynn, T.B., Bechert, D.W., Gerich, D.A.: Exp. Fluids 19, 405 (2004) Lynn, T.B., Bechert, D.W., Gerich, D.A.: Exp. Fluids 19, 405 (2004)
Metadaten
Titel
Simulation of a Large-Eddy-Break-up Device (LEBU) in a Moderate Reynolds Number Turbulent Boundary Layer
verfasst von
Cheng Chin
Ramis Örlü
Jason Monty
Nicholas Hutchins
Andrew Ooi
Philipp Schlatter
Publikationsdatum
11.08.2016
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Flow, Turbulence and Combustion / Ausgabe 2/2017
Print ISSN: 1386-6184
Elektronische ISSN: 1573-1987
DOI
https://doi.org/10.1007/s10494-016-9757-y

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