ABSTRACT The incompressible temporally developing turbulent boundary layer (TBL) is analysed using the map-based stochastic one-dimensional turbulence (ODT) model. The TBL is a canonical flow problem, which is, in the present study, formed by a planar moving wall and a free stream at rest. An understanding of this idealised flow is of fundamental relevance for the numerical analysis of turbulent boundary-layer-type flows. In the present ODT simulations, the flow variables are resolved on all scales along a wall-normal, one-dimensional domain. These variables are evolved by a deterministic and a stochastic process. The latter models the effect of turbulent advection and pressure fluctuations, whereas the former represents molecular diffusion. The model is appropriate for high Reynolds numbers for which the turbulence field exhibits a broad range of scales and is notionally featureless. We show that ODT is able to capture salient features of the TBL by comparing the various statistics with available reference direct numerical simulation (DNS) results for different bulk Reynolds numbers in the range using fixed model parameters. The influence of the model parameters is analysed for and optimal parameter values are provided. The results discussed in this paper suggest that ODT is an economical and reasonably accurate approach for the simulation of transient turbulent boundary-layer-type flows.

中文翻译：

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与 DNS 比较的不可压缩时间发展湍流边界层的一维湍流建模

摘要 使用基于地图的随机一维湍流 (ODT) 模型分析了不可压缩的时间发展湍流边界层 (TBL)。TBL 是一个典型的流动问题，在本研究中，它由平面移动壁和静止的自由流形成。理解这种理想化的流动对于湍流边界层型流动的数值分析具有根本的相关性。在目前的 ODT 模拟中，流动变量在沿壁法线、一维域的所有尺度上都得到解决。这些变量是由确定性和随机过程演变而来的。后者模拟湍流平流和压力波动的影响，而前者代表分子扩散。该模型适用于高雷诺数，其中湍流场的尺度范围很广，并且理论上没有特征。我们表明，ODT 能够通过使用固定模型参数将各种统计数据与可用的参考直接数值模拟 (DNS) 结果进行比较来捕获 TBL 的显着特征。分析模型参数的影响并提供最佳参数值。本文讨论的结果表明，ODT 是一种经济且准确的模拟瞬态湍流边界层型流动的方法。我们表明，ODT 能够通过使用固定模型参数将各种统计数据与可用的参考直接数值模拟 (DNS) 结果进行比较来捕获 TBL 的显着特征。分析模型参数的影响并提供最佳参数值。本文讨论的结果表明，ODT 是一种经济且准确的模拟瞬态湍流边界层型流动的方法。我们表明，ODT 能够通过使用固定模型参数将各种统计数据与可用的参考直接数值模拟 (DNS) 结果进行比较来捕获 TBL 的显着特征。分析模型参数的影响并提供最佳参数值。本文讨论的结果表明，ODT 是一种经济且准确的模拟瞬态湍流边界层型流动的方法。