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

Applied Sciences, 2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/app16178403
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.