A direct numerical simulation study on the mean velocity characteristics in turbulent pipe flow
Notice bibliographique
Résumé
Fully developed incompressible turbulent pipe flow at bulk-velocity- and pipe-diameter-based Reynolds number ReD=44000 was simulated with second-order finite-difference methods on 630 million grid points. The corresponding Kármán number R+, based on pipe radius R, is 1142, and the computational domain length is 15R. The computed mean flow statistics agree well with Princeton Superpipe data at ReD=41727 and at ReD=74000. Second-order turbulence statistics show good agreement with experimental data at ReD=38000. Near the wall the gradient of $\mbox{ln}\overline{u}_{z}^{+}$ with respect to ln(1−r)+ varies with radius except for a narrow region, 70 < (1−r)+ < 120, within which the gradient is approximately 0.149. The gradient of $\overline{u}_{z}^{+}$ with respect to ln{(1−r)++a+} at the present relatively low Reynolds number of ReD=44000 is not consistent with the proposition that the mean axial velocity $\overline{u}_{z}^{+}$ is logarithmic with respect to the sum of the wall distance (1−r)+ and an additive constant a+ within a mesolayer below 300 wall units. For the standard case of a+=0 within the narrow region from (1−r)+=50 to 90, the gradient of $\overline{u}_{z}^{+}$ with respect to ln{(1−r)++a+} is approximately 2.35. Computational results at the lower Reynolds number ReD=5300 also agree well with existing data. The gradient of $\overline{u}_{z}$ with respect to 1−r at ReD=44000 is approximately equal to that at ReD=5300 for the region of 1−r > 0.4. For 5300 < ReD < 44000, bulk-velocity-normalized mean velocity defect profiles from the present DNS and from previous experiments collapse within the same radial range of 1−r > 0.4. A rationale based on the curvature of mean velocity gradient profile is proposed to understand the perplexing existence of logarithmic mean velocity profile in very-low-Reynolds-number pipe flows. Beyond ReD=44000, axial turbulence intensity varies linearly with radius within the range of 0.15 < 1−r < 0.7. Flow visualizations and two-point correlations reveal large-scale structures with comparable near-wall azimuthal dimensions at ReD=44000 and 5300 when measured in wall units. When normalized in outer units, streamwise coherence and azimuthal dimension of the large-scale structures in the pipe core away from the wall are also comparable at these two Reynolds numbers.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».