Direct numerical simulation (DNS) of a spatially developing turbulent boundary layer (TBL) flow with a large-eddy breakup (LEBU) device was performed to investigate the changes of the structural characteristics by the LEBU device and its influence on the near-wall behavior, especially focusing on the frictional drag. The LEBU device was positioned through an immersed boundary method and its wall-normal position was 80% of the boundary layer thickness (δ). In the present study, the LEBU device reduced the skin-friction coefficient $(C_f)$ up to 17%. Comparing to w/o the LEBU case, the swirling motions and all components of the turbulent intensity decreased behind the LEBU device not only in the outer region but also in the near-wall region. These trends are corresponding with the change of the relatively long-wavelength energy of the intensity of the streamwise fluctuation. The Reynolds shear stress is reduced in all wall-normal locations because the ejection and sweep events decreased, but latter ones showed more reduction where the maximum $C_f$ reduction was occurred. Behind the LEBU device, the length scale in the spanwise direction is reduced in the outer region. Also the strength of the large-scale circulations which facilitate the inner-outer interaction decreased. Conditional correlation showed that the area of the near-wall footprints of the outer high-speed structures decreased but that of the outer low-speed structures increased relatively.
Large-eddy breakup (LEBU) 장치가 포함된 난류경계층 유동을 직접수치모사로 구현하여 장치에 의한 난류 구조적 특성의 변화와 더불어 표면 마찰계수에 미치는 영향을 살펴보았다. LEBU 장치는 가상경계기법으로 벽에 수직한 방향으로 경계층 두께(δ)의 80%에 해당하는 위치에 구현되었으며, 최대 17%에 해당하는 표면마찰계수 감소율을 보였다. 장치 후류에서 소용돌이 구조 및 난류 강도가 경계 외층 뿐만 아니라 벽 근처에서도 줄어드는 것을 확인하였으며 이러한 변화는 긴 파장을 갖는 에너지의 강도의 변화와 연관성이 있다. 표면 마찰계수와 큰 연관성이 있는 레이놀즈 전단응력의 경우 Q2 및 Q4 이벤트 중 Q4의 감소량이 더 크다. 장치 후류에서 횡방향의 유동 특성 길이가 감소함을 보였다. 또한 경계 내/외층의 상호작용과 연관이 있는 대형 순환의 강도가 약해졌다. 또한 경계 외층에 존재하는 고속 유동에 의한 벽 근처의 발자국이 저속 유동에 비해 약해짐을 발견하였다.
