An integral method to determine mean skin friction in turbulent boundary layers

物理 边界层 机械 寄生阻力 湍流 雷诺数 边界层厚度 剪应力 边界(拓扑) 雷诺应力 经典力学 数学分析 数学
作者
Dong Li,Yuqi Liu,Kun Luo,Jianren Fan
出处
期刊:Physics of Fluids [American Institute of Physics]
卷期号:35 (3) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0142609
摘要

This study is concerned with accurately determining the mean skin friction in a zero-pressure-gradient turbulent boundary layer. By assuming a linear relation for the weighted total shear stress in the near-wall region, an integral method to evaluate the skin friction is proposed. The method requires the wall-normal profiles of the mean streamwise velocity and Reynolds shear stress within the range of y/δ≤0.4 at only one streamwise location, where δ is the boundary layer thickness. A number of direct numerical simulation and experimental data available in the literature are employed to validate the accuracy of the method over a wide range of Reynolds numbers. The skin friction coefficient obtained using the proposed method is found to be within ±4% in agreement with the published values in both the smooth- and rough-wall turbulent boundary layers. A comparison of the present approach with several existing methods is presented, showing that the proposed skin friction relation is robust and accurate.

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