Abstract Time-resolved wall shear stress measurements are conducted to investigate channel flow at transitional Reynolds numbers. Constant temperature anemometry (CTA) is employed to measure the instantaneous wall shear stress using glue-on hot films as the sensing probes. Pressure-drop measurements are conducted to calibrate the mean hot-film voltage signals and to ensure that the pressure drop is measured in the so-called “fully-developed” region of the channel, a study of effect of entrance length on the pressure-drop measurements is carried out. Time history and higher order statistics of wall shear stress fluctuations reveal that the flow remains laminar until R e τ ( = u τ h / ν ) ≈ 43 in our channel flow facility, where uτ, h and ν are the friction velocity, channel half-height and kinematic viscosity, respectively. Third and fourth order moments of wall shear stress jump at the onset of transition and increase significantly until they reach maxima at about Reτ ≈ 48. After this Reynolds number, these two higher order moments start to decrease gradually with increasing Reynolds number and after R e τ ≈ 73 − 79 , any significant dependence of these two moments on Reynolds number disappears. Multiple hot-film measurements, which are located at different spatial locations, are conducted to characterize the large-scale turbulent structures. It is observed that there are structures, at least 7h wide, for Reτ between 46.8 and 53.9. Two-point spatial correlations reveal that on average these large structures are angled at approximately 17o for R e τ = 46.8 and roughly between 32o and 37o for 48.7

中文翻译：

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使用过渡雷诺数下的壁面剪应力信号研究通道流动

摘要 进行时间分辨壁面剪应力测量以研究过渡雷诺数下的通道流动。恒温风速仪 (CTA) 用于测量瞬时壁剪切应力，使用胶粘热膜作为传感探针。进行压降测量以校准平均热膜电压信号并确保在通道的所谓“完全发展”区域测量压降，这是对入口长度对压力影响的研究进行落差测量。壁面剪应力波动的时间历程和高阶统计表明，在我们的通道流动设施中，流动保持层流直到 R e τ ( = u τ h / ν ) ≈ 43，其中 uτ、h 和 ν 是摩擦速度，通道一半-高度和运动粘度，分别。壁面剪应力的三阶和四阶矩在过渡开始时跳跃并显着增加，直到它们在大约 Reτ≈48 处达到最大值。在此雷诺数之后，这两个高阶矩开始随着雷诺数的增加而逐渐减小，并且在 Re τ ≈ 73 − 79 ，这两个矩对雷诺数的任何显着依赖性都消失了。进行了位于不同空间位置的多个热膜测量，以表征大尺度湍流结构。据观察，存在至少 7h 宽的结构，Reτ 在 46.8 和 53.9 之间。两点空间相关性表明，对于 Re τ = 46.8，这些大型结构的平均角度约为 17o，而对于 48.7，这些大结构的角度大致介于 32o 和 37o 之间 这两个高阶矩开始随着雷诺数的增加而逐渐减小，并且在 Re τ ≈ 73 − 79 之后，这两个矩对雷诺数的任何显着依赖性都消失了。进行了位于不同空间位置的多个热膜测量，以表征大尺度湍流结构。据观察，存在至少 7h 宽的结构，Reτ 在 46.8 和 53.9 之间。两点空间相关性表明，对于 Re τ = 46.8，这些大型结构的平均角度约为 17o，而对于 48.7，这些大结构的角度大致介于 32o 和 37o 之间 这两个高阶矩开始随着雷诺数的增加而逐渐减小，并且在 Re τ ≈ 73 − 79 之后，这两个矩对雷诺数的任何显着依赖性都消失了。进行了位于不同空间位置的多个热膜测量，以表征大尺度湍流结构。据观察，存在至少 7h 宽的结构，Reτ 在 46.8 和 53.9 之间。两点空间相关性表明，对于 Re τ = 46.8，这些大型结构的平均角度约为 17o，而对于 48.7，这些大结构的角度大致介于 32o 和 37o 之间 分别位于不同空间位置，用于表征大尺度湍流结构。据观察，存在至少 7h 宽的结构，Reτ 在 46.8 和 53.9 之间。两点空间相关性表明，对于 Re τ = 46.8，这些大型结构的平均角度约为 17o，而对于 48.7，这些大结构的角度大致介于 32o 和 37o 之间 分别位于不同空间位置，用于表征大尺度湍流结构。据观察，存在至少 7h 宽的结构，Reτ 在 46.8 和 53.9 之间。两点空间相关性表明，对于 Re τ = 46.8，这些大型结构的平均角度约为 17o，而对于 48.7，这些大结构的角度大致介于 32o 和 37o 之间