Polymer-Induced Turbulent Drag Reduction: Mechanisms, Governing Parameters, Numerical Modeling, and Emerging Machine Learning Approaches—A Comprehensive Review

Applied Sciences, 2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/app16178403
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This comprehensive review systematically examines the fundamental and contemporary concepts underlying the Toms effect—the phenomenon of turbulent drag reduction (DR) induced by the addition of minute concentrations of high-molecular-weight linear polymers to turbulent flows. The evolution of scientific understanding is traced from the classical studies of the mid-twentieth century to contemporary machine-learning-based approaches. The influence of four key parameters is examined in detail: the dimensionless solvent viscosity ratio β, Reynolds number Re, conformational chain length Lc/MW, and macromolecular relaxation time λ. Polymer concentration C is treated as an independent control variable through which the values of these four parameters are partially determined. The principal physical mechanisms at the molecular and hydrodynamic levels are described. The capabilities of numerical modeling approaches (DNS, LES, and RANS) are critically reviewed, along with promising directions for the application of artificial intelligence. Finally, practical guidelines are proposed for validating and interpreting experimental and numerical drag-reduction data over a broad range of hydrodynamic conditions.