Abstract
Similarity in the near wall region of turbulent curved shear flows is examined. It is found that the normalized mean velocity is a function only of the dimensionless distance ζ c =z/L c whereL c is a corresponding Monin-Oboukhov length for curved shear flows. Again, the universal function is found to obey the log-linear law. Therefore, this result and the earlier derivation of So affirm that there is a very close analogy between the effects of streamline curvature and buoyancy for turbulent shear flows.
Zusammenfassung
Die Ähnlichkeitsverhältnisse in turbulenten, gekrümmten Strömungen mit Schubkräften wird für das Gebiet in der Nähe einer Wand untersucht. Es ergibt sich, daß die normalisierte mittlere Geschwindigkeit nur von der dimensionslosen Entfernung ζ c =z/L c abhängt.L c ist hierbei eine zugeordnete Monin-Oboukhov-Länge für gekrümmte Strömungen mit Schubkräften. Auch in diesem Falle geohorcht die allgemeine Gleichung dem logarithmisch-linearen Gesetz. Dieses Ergebnis und die frühere Ableitung von So bestätigen, daß eine ausgeprägte Analogie zwischen den Auswirkungen der Strömungslinienkrümmung und dem Auftrieb bei turbulenten Strömungen mit Schubkräften besteht.
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References
A. S. Monin andA. M. Oboukhov,Basic Turbulent Mixing Laws in the Atmospheric Surface Layer, Trudy. Geofiz. Inst. An. SSSR,24, 163–187 (1954).
S. P. S. Arya andE. J. Plate,Modeling of the Stably Stratified Atmospheric Boundary Layer, J. Atmos. Sci.26, 656–665 (1969).
L. Prandtl,Einfluss stabiliserender Kraft auf die Turbulenz, Sonderdruck aus Vorträge aus dem Gebiete des Aerodynamik und verwandter Gebiete, Aachen (1929).
P. Bradshaw,The Analogy between Streamline Curvature and Buoyancy in Turbulent Shear Flow, J. Fluid Mech.36, 177–191 (1969).
A. K. Rastogi andJ. H. Whitelaw,Procedure for Predicting the Influence of Longitudinal Curvature on Boundary-Layer Flows, ASME Paper No. 71-WA/FE-37 (1971).
J. P. Johnston, R. M. Halleen andD. K. Lezius,Effects of Spanwise Rotation on the Structure of Two-Dimensional Fully Developed Turbulent Channel Flow, J. Fluid Mech.56, 533–557 (1972).
R. M. C. So,A Turbulence Velocity Scale for Curved Shear Flows, J. Fluid Mech.70, 37–57 (1975).
R. M. C. So andG. L. Mellor,An Experimental Investigation of Turbulent Boundary Layers along Curved Surfaces, N.A.S.A. Contractor Rept. No. 1940 (1972).
R. M. C. So andG. L. Mellor,Experiment on Convex Curvature Effects in Turbulent Boundary Layers, J. Fluid Mech.60, 43–62 (1973).
L. B. Ellis andP. N. Joubert,Turbulent Shear Flow in a Curved Duct, J. Fluid Mech.62, 65–84 (1974).
R. M. Meroney andP. Bradshaw,Turbulent Boundary-Layer Growth over a Longitudinally Curved Surface, AIAA J.13, 1448–1453 (1975).
B. R. Ramaprian andB. G. Shivaprasad,Mean Flow Measurements in Turbulent Boundary Layers along Mildly Curved Surfaces, AIAA J.15, 189–196 (1977).
R. M. Halleen andJ. P. Johnston,The Influence of Rotation on Flow in a Long Rectangular Channel—An Experimental Study, Thermosci. Div., Dept. Mech. Eng., Stanford University, Rept. MD-18 (1967).
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So, R.M.C. On the curvature/buoyancy analogy for turbulent shear flows. Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP) 31, 628–633 (1980). https://doi.org/10.1007/BF01596162
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