<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Aerosp. Res. Commun.</journal-id>
<journal-title>Aerospace Research Communications</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Aerosp. Res. Commun.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2813-6209</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">12272</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/arc.2023.12272</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Engineering archive</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Reynolds Number Effects on the Drag Reduction With a Spanwise Traveling Wave of Blowing and Suction in Turbulent Channel Flows</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Huang and Fu</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">Spanwise Traveling of Blowing and Suction</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>Yi</given-names>
</name>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2529770/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Fu</surname>
<given-names>Song</given-names>
</name>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1953312/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff>
<institution>School of Aerospace Engineering</institution>, <institution>Tsinghua University</institution>, <addr-line>Beijing</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Song Fu, <email>fs-dem@tsinghua.edu.cn</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>09</day>
<month>01</month>
<year>2024</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2023</year>
</pub-date>
<volume>1</volume>
<elocation-id>12272</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>22</day>
<month>10</month>
<year>2023</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>24</day>
<month>11</month>
<year>2023</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2024 Huang and Fu.</copyright-statement>
<copyright-year>2024</copyright-year>
<copyright-holder>Huang and Fu</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Turbulent channel flows with <italic>Re</italic>
<sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
</sub> &#x3d; 180 and <italic>Re</italic>
<sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
</sub> &#x3d; 550 are controlled to reduce the drag with a spanwise traveling wave of the blowing and suction method. An oscillatory spanwise motion is generated with a periodically reversing propagation direction of the traveling wave, similarly as the wall oscillation. Direct numerical simulation (DNS) results show that this kind of blowing and suction control can achieve a drag reduction rate of 24.5% with <italic>Re</italic>
<sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
</sub> &#x3d; 180, and 7.5% with <italic>Re</italic>
<sub>
<italic>&#x3c4;</italic>
</sub> &#x3d; 550. The reasons for the deterioration in drag reduction rates are thought to be the lift-up mechanism by the actuation through an asymptotic expansion method, and the controlled inner regions and small-scale structures having less significance when the Reynolds number is high.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>drag reduction</kwd>
<kwd>turbulent channel flows</kwd>
<kwd>spanwise traveling wave</kwd>
<kwd>blowing and suction</kwd>
<kwd>Reynolds number dependence</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>Nearly 55% of total drag is a viscous drag for a civil aircraft [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>]. A 0.75% reduction in fuel consumption can be achieved with a 1% reduction in skin friction [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>]. Thus, it has been an important goal to reduce the viscous drag in the area of flow control in turbulent boundary layer flows. There are two conventional routes for flow control near the wall, passive control and active control. For the former extra energy input is not needed and a drag reduction of about 10% can be achieved. The most popular passive control strategy is building streamwise riblets at the wall, which can reduce the viscous drag by about 7%&#x2013;10%, with a restriction on the spanwise crossflow in the near wall region. However, the requirements of an effective riblet shape are strict [<xref ref-type="bibr" rid="B3">3</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B5">5</xref>]. In active control strategies, energy outside the flow was imposed and the turbulent skin friction is reduced more effectively compared with the passive control. The wall oscillation (noted as WOS hereinafter) was thought to be a simple and effective way to reduce the drag to an extent of about 40% with a total energy saving of 7%. [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>] The flow generated by WOS, <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is called the second Stokes problem or the Stokes layer [<xref ref-type="bibr" rid="B11">11</xref>], with a velocity distribution as (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">1</xref>):<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Plenty of studies have tried to figure out how the Stokes layer reduces the drag and weakens the near-wall turbulence after Jung et al. first performed the numerical experiment of WOS control in a turbulent channel flow [<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>].</p>
<p>Since the spanwise velocity becomes non-negligible in the transport equations of Reynolds stresses after control, some studies analyzed the differences in the energy budget of turbulence. A reduced pressure-strain correlation term is believed to be closely related to the suppression of the wall-normal stress, which led to a reduction in the level of shear stress and streamwise stress. Hence, the near-wall turbulence is weakened, leading to a reduction of skin friction at the wall [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. Also, the pressure-strain terms play a significant role during the transient response after control [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>]. However, the mechanism of the Stokes layer suppressing the pressure-strain correlation is still unclear. The quasi-streamwise vortex and streaks are significant structures in the self-sustaining cycle of near-wall turbulence, and were found to be inclined periodically with the wall motion [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]. Some models based on linearized Navier&#x2013;Stokes equations were proposed to described the relation between the Stokes layer and the inclination [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>]. It is also thought that the inclined streaks and vortex weaken the generation of turbulence, and thus led to a reduction in the drag [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B21">21</xref>]. The Reynolds number dependence of the WOS control is of vital significance, since the Reynolds number around a real aircraft, <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mn>5</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, is much higher than that accessible with DNS. The drag reduction rates were found decrease with an increasing Reynolds number, and the trend is approximated as <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. Hurst et al. thought the control effects in the viscous sublayer region are weakened at high Reynolds number, thus leading to lower drag reduction rates [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. Further, they thought the drag reduction could remain at a level of 30% when the <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> went to infinity since the turbulence in the log-law region is always weakened [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. It was also found the control effects on large-scale structures are weakened at high Reynolds number [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>]. Agostini and Leschziner found the asymmetric modulation of <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> large-scale structures on the small-scale structures in a <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1000</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> channel flow with the WOS control [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. There is still not a generally accepted mechanism of the drag reduction deterioration in high Reynolds number flows, and reviews on the WOS control in drag reduction are referred to [<xref ref-type="bibr" rid="B2">2</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>].</p>
<p>The Stokes layer is simple and proven effective in reducing drag by many experimental and numerical results, but the periodic wall motion might not be easily attainable in practical applications. Using other methods to generate an oscillatory spanwise motion to mimic the Stokes layer has also gained much research interest. A streamwise traveling wave of wall motion [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B30">30</xref>], rotating discs [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>], wavy riblets [<xref ref-type="bibr" rid="B27">27</xref>], spanwise forcing [<xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>], and spanwise jet [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>] have been investigated and found effective in reducing drag. A spanwise traveling wave of the blowing and suction method is studied in the present work to reduce skin friction in a fully developed turbulent channel flow. Different from a streamwise traveling wave [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>], which can reduce the drag even to a laminar level by increasing the flow rate, the spanwise traveling wave investigated here has a periodically reversing propagation direction, noted as WBS. The Reynolds number dependence of the drag reduction and its mechanism are mainly discussed in this study.</p>
<p>This manuscript is arranged as follows. <italic>Control Strategy</italic> section introduces the motion induced by the spanwise traveling wave and the uncontrolled base-flow. <italic>Results and Discussion</italic> section shows the performances of this control strategy and analyze the mechanism in the channel flows with <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <italic>Conclusion</italic> section reports the conclusions.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>Control Strategy</title>
<sec id="s2-1">
<title>The Motion Induced by the Traveling Wave</title>
<p>Min et al. found that an upstream traveling wave of blowing and suction can achieve a sustained sub-laminar drag in a turbulent channel flow [<xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>]. However, some studies have proved that this kind of traveling wave can generate a flux opposed to the wave propagation direction [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>], and it is more like a pumping than drag reduction effect [<xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]. Inspired by the streamwise traveling wave, we make the wave reverse in the spanwise direction periodically to mimic the oscillatory wall motion in WOS, shown in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e2">2</xref>.<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is a constant phase as a result of the continuity at <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> In the first half period <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the wave travels in &#x2b;<italic>z</italic> direction and generates a&#x2212;<italic>z</italic> direction spanwise motion, while in the second half period <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, it travels in &#x2212;<italic>z</italic> direction and generates a&#x2b;<italic>z</italic> direction spanwise motion, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>. With a non-dimensionalization in length scale by <inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, time scale by <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and velocity by <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, respectively, the actuation is rewritten as:<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Spanwise velocity <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from the numerical simulation (dash-dot line) and asymptotic solution (solid line, Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e8a">8a-e</xref>) and <bold>(B)</bold> the sketch of the actuation.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-01-12272-g001.tif"/>
</fig>
<p>To resolve the WBS induced flow in a quiescent background, an asymptotic expansion method is applied as shown in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4a">4a&#x2013;c</xref>:<disp-formula id="e4a">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e4b">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e4c">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4c)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the ratio of the blowing and suction amplitude over the wave speed, is assumed as a small parameter, <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the zero-order terms, <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the first order terms, and <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and higher order terms are not considered here. Without losing generality, the zero order terms are solved in the first half period <inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as:<disp-formula id="e5a">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5b">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5c">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5d">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5d)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e5e">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5e)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the imaginary unit, and <italic>c.c.</italic> represents the complex conjugate. The Reynolds number <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is based on the frequency <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and wave number <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as:<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The zero-order terms are a traveling wave in the same direction as actuation, which is also called the harmonic part in the manuscript. The harmonic part decays as the distance to the wall <italic>y</italic> increases, and the protrusion height is defined as <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.73</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, where the amplitude of the velocity is only 1% of that at the wall.</p>
<p>The average of the first order terms is of much significance in this study:<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mi>lim</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>And it can be solved with known zero order terms (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e5a">5a, b</xref>):<disp-formula id="equ1">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8a">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8b">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8c">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8d">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8d)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e8e">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8e)</label>
</disp-formula>where the constant <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> determined by the <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> boundary condition at <italic>y</italic> &#x3d; 0. This asymptotic solution matches the numerical results well with a slightly smaller amplitude, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1A</xref>. The expression <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e8a">8a-e</xref> is the same as the Stokes layer with frequency <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.In other words, the induced oscillatory spanwise motion <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> comprises a series of the Stokes layers with a frequency <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Obviously, a large divergence exists between <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the Stokes layers within a very thin region above the wall as a result of different boundary conditions. The thickness of the first Stokes layer in the series (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e8a">8a-e</xref>), <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>4.6</mml:mn>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with dimensions, is also regarded as the penetration height of the spanwise motion. The higher order terms in Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e8a">8a-e</xref>, or the Stokes layers with multiple frequency <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, are always neglected for analysis as their thickness is <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> less and the amplitude is <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> less. In the limit of <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the amplitude of <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be approximated by <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>m</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. When the frequency is zero, <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, there is no average spanwise motion since the traveling wave degenerates to a constant blowing and suction. It is noticed that the relative error of asymptotic solutions is approximately less than 10% when the parameter <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> satisfies <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As a result, the oscillatory spanwise motion in Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e8a">8a-e</xref> is called the Stokes part in the rest of the manuscript.</p>
<p>In summary, the motion induced by the spanwise traveling wave can be approximately decomposed into a harmonic part (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e5a">5a, b</xref>) and a Stokes part (Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e8a">8a-e</xref>) with the asymptotic solution.</p>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>The Numerical Method and Base Flow</title>
<p>Incompressible fully developed turbulent channel flows with <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2800</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>10000</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) are chosen as the base flow for control, where <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the friction velocity and <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the bulk velocity of the channel. For the <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> channel flow, the computation domain is set as <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0,2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in streamwise (<italic>x</italic>) direction, <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1,1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in wall-normal (<italic>y</italic>) direction, and <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in spanwise (<italic>z</italic>) direction, with <italic>h</italic> the half channel height. In this study, <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the velocities in <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> direction, respectively. The grid points are <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>113</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>169</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>113</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with a corresponding resolution <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>10.1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>5.0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Here, the &#x201c;&#x2b;&#x201d; superscript represents inner-scale variables normalized by <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. A hyperbolic tangent function <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>tanh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>tanh</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decides the grid distribution in wall-normal direction. The resolution <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>5.2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is achieved with a stretch ratio <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2.4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. And for the channel flow with <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the computation domain is <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0,3</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1,1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0,2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to resolve the large-scale structures [<xref ref-type="bibr" rid="B41">41</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B42">42</xref>], with the resolution <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>7.6</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>7.7</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.04</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mo>&#x394;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>2.9</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>High order methods based on CPR(correction procedure via reconstruction) [<xref ref-type="bibr" rid="B43">43</xref>] are used here and seventh order polynomials are used for space discretization. For the viscous term, it is discretized with BR2 (the second approach of Bassi and Rebay) [<xref ref-type="bibr" rid="B44">44</xref>] and interior penalty method. The time advancement strategy is a third order explicity Euler scheme with a time step <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mn>10</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (<inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
<mml:mo>&#x2219;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>0.00116</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). A constant flow rate (CFR) method is chosen in the computations of the channel flows. All the computations in this study are conducted with this type of direct numerical simulations (DNS).</p>
<p>The length and velocity scales are normalized by <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:mi>h</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the turbulent channel flows without particular specification, respectively. Comparisons of our numerical results with those from Kim et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>](<inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and with those from Jim&#xe9;nez et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>](<inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) in Reynolds stress of the uncontrolled channel flows is done firstly for verification of our computation code, which show a satisfying match in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>. The vortex structures detected by Q-value also show a good match with previous work, see <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3A, B</xref>.</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Comparison of Reynolds stress <bold>(A)</bold> between the present study and Kim et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B45">45</xref>] with <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <bold>(B)</bold> between the present study and Jim&#xe9;nez et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B46">46</xref>] with <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-01-12272-g002.tif"/>
</fig>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> Q iso-surface in <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <bold>(C)</bold> The sketch of WBS control strategy.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-01-12272-g003.tif"/>
</fig>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s3">
<title>Results and Discussion</title>
<p>The spanwise traveling wave of blowing and suction control is imposed only at the bottom wall (<inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) of the channel flow with an uncontrolled upper wall (<inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), as shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figure 3C</xref>. In this section, the drag reduction performance of the WBS control is studied, and the drag reduction rate, noted as <italic>DR</italic>, is defined as:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mn>100</mml:mn>
<mml:mo>%</mml:mo>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>n</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="" close="|" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>N</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mi>&#x3bc;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>n</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the averaged skin friction of the bottom wall, and the subscript with &#x2019;0&#x2019; means the results in uncontrolled flow. The test cases in this manuscript are show in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>. In our previous work [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>], it has been shown that the WBS control leads to a close drag reduction rate to the WOS control with the same parameter <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The drag reduction rates are much smaller with <inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> than those with <inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, while they have nearly the same optimal period <inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>60</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Gatti et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B47">47</xref>] has shown the drag reduction rate dependence on Reynolds number <inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.2</mml:mn>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
<mml:mn>0.3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, in WOS control. Obviously, the decrease in <inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with increasing <inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in WBS control is much larger.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>The parameters and drag reduction rates of the test cases with <inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">
<inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">Cases</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td rowspan="3" align="left">55</td>
<td align="left">WBS-1</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.37,16,32</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">10.2</td>
<td align="center">60</td>
<td align="center">5.8%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-2</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf99">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.37,32,32</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">10.2</td>
<td align="center">60</td>
<td align="center">7.5%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-3</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf100">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.37,32,16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">10.2</td>
<td align="center">60</td>
<td align="center">&#x2212;2.4%</td>
</tr>
<tr>
<td rowspan="3" align="left">180</td>
<td align="left">WBS-4</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf101">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5,16,16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">10.2</td>
<td align="center">116</td>
<td align="center">21.3%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-5</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf102">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5,16,16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">10.2</td>
<td align="center">57.9</td>
<td align="center">24.5%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-6</td>
<td align="center">
<inline-formula id="inf103">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>0.5,8,16</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</td>
<td align="center">10.2</td>
<td align="center">57.9</td>
<td align="center">20.7%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<sec id="s3-1">
<title>FIK Identity Analysis</title>
<p>The variables in WBS control are decomposed into three parts:<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf104">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the ensemble average, <inline-formula id="inf105">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the phase average with <inline-formula id="inf106">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> representing the phase, and <inline-formula id="inf107">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the turbulent fluctuations <inline-formula id="inf108">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="&#x2329;" close="&#x232a;" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the difference between the phase average and ensemble average, which is also called the periodic part. Fukagata, Iwamoto and Kasagi proposed an identity (known as FIK identity) relating the skin friction at the wall and the turbulent shear stress in the interior field. While in WBS control, it is rewritten as:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>6</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:munder>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x223c;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf109">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>L</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the skin friction in uncontrolled flow, <inline-formula id="inf110">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the contribution from turbulent shear stress, and <inline-formula id="inf111">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> the contribution from the shear stress formed by the periodic parts, respectively.</p>
<p>The turbulent skin friction part can be further decomposed into two parts [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], one from the inner region (<inline-formula id="inf112">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>) and the other from the outer region (<inline-formula id="inf113">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), as shown in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e12">12</xref>.<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Therefore the drag reduction rate can be decomposed as shown in Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e13c">13a-d</xref>:<disp-formula id="e13a">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>&#x2219;</mml:mo>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e13b">
<mml:math id="m138">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e13c">
<mml:math id="m139">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e13d">
<mml:math id="m140">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13d)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf114">
<mml:math id="m141">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf115">
<mml:math id="m142">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and <inline-formula id="inf116">
<mml:math id="m143">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represents the drag reduction rate from the inner region, outer region, and periodic part, respectively. The factor &#x201c;2&#x201d; on the left-hand side of Eqs <xref ref-type="disp-formula" rid="e13a">13a-d</xref> comes from the one-side control in the channel flows. The drag reduction decomposition of the cases is shown in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>. The <inline-formula id="inf117">
<mml:math id="m144">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is mainly from <inline-formula id="inf118">
<mml:math id="m145">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf119">
<mml:math id="m146">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf120">
<mml:math id="m147">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is always negative, which means the periodic blowing and suction has a negative effects to the drag reduction. On the other hand, compared to <inline-formula id="inf121">
<mml:math id="m148">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf122">
<mml:math id="m149">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf123">
<mml:math id="m150">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is much smaller and even can be neglected when <inline-formula id="inf124">
<mml:math id="m151">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. While <inline-formula id="inf125">
<mml:math id="m152">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the <inline-formula id="inf126">
<mml:math id="m153">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> becomes larger and even dominates in Case WBS-3. The strength of the oscillatory spanwise motion <inline-formula id="inf127">
<mml:math id="m154">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is larger in Case WBS-3 compared to other cases with <inline-formula id="inf128">
<mml:math id="m155">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, but <inline-formula id="inf129">
<mml:math id="m156">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases a lot to a negative value. This means the negative effects of the periodic part on <inline-formula id="inf130">
<mml:math id="m157">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in this case become significant. The wavenumber increases from <inline-formula id="inf131">
<mml:math id="m158">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>8</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Case WBS-6) to <inline-formula id="inf132">
<mml:math id="m159">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>k</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (Case WBS-5), the increases in <inline-formula id="inf133">
<mml:math id="m160">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are mainly from <inline-formula id="inf134">
<mml:math id="m161">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as a result of a smaller protrusion height <inline-formula id="inf135">
<mml:math id="m162">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0.73</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In addition, the <inline-formula id="inf136">
<mml:math id="m163">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> gets smaller mainly from the decreases of <inline-formula id="inf137">
<mml:math id="m164">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> when <inline-formula id="inf138">
<mml:math id="m165">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, similar to the results in WOS control [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>].</p>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Drag reduction decomposition of the cases.</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Cases</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf139">
<mml:math id="m166">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>I</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf140">
<mml:math id="m167">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf141">
<mml:math id="m168">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf142">
<mml:math id="m169">
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">WBS-1</td>
<td align="center">2.2%</td>
<td align="center">11.0%</td>
<td align="center">&#x2212;1.5%</td>
<td align="center">5.8%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-2</td>
<td align="center">2.2%</td>
<td align="center">13.1%</td>
<td align="center">&#x2212;0.2%</td>
<td align="center">7.5%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-3</td>
<td align="center">1.0%</td>
<td align="center">&#x2212;2.3%</td>
<td align="center">&#x2212;3.4%</td>
<td align="center">&#x2212;2.4%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-4</td>
<td align="center">10.2%</td>
<td align="center">32.8%</td>
<td align="center">&#x2212;1.3%</td>
<td align="center">21.3%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-5</td>
<td align="center">12.0%</td>
<td align="center">38.9%</td>
<td align="center">&#x2212;0.7%</td>
<td align="center">24.5%</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">WBS-6</td>
<td align="center">11.3%</td>
<td align="center">30.2%</td>
<td align="center">&#x2212;0.1%</td>
<td align="center">20.7%</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<p>The effects of <inline-formula id="inf143">
<mml:math id="m170">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be described by the lift-up mechanism from the harmonic parts of blowing and suction. Based on the asymptotic expansion (Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e4a">4a&#x2013;c</xref>), the streamwise velocity can be written as <inline-formula id="inf144">
<mml:math id="m171">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and its equation is:<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m172">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Since it is uniform in streamwise direction, there is no <inline-formula id="inf145">
<mml:math id="m173">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> terms in the equation, and <inline-formula id="inf146">
<mml:math id="m174">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be solved with a known <inline-formula id="inf147">
<mml:math id="m175">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In addition, <inline-formula id="inf148">
<mml:math id="m176">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the prescribed baseflow and not dependent on <inline-formula id="inf149">
<mml:math id="m177">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Here, it is assumed that <inline-formula id="inf150">
<mml:math id="m178">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> without losing generality, since the linear relation is always true in the linear law region [<xref ref-type="bibr" rid="B48">48</xref>]. Thus, the first order term <inline-formula id="inf151">
<mml:math id="m179">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be solved with <inline-formula id="inf152">
<mml:math id="m180">
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m181">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>H</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It is obvious that <inline-formula id="inf153">
<mml:math id="m182">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> above the blowing regions and <inline-formula id="inf154">
<mml:math id="m183">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> above the suction region, which is thought as a lift-up mechanism. Thus, there forms a negative shear stress <inline-formula id="inf155">
<mml:math id="m184">
<mml:mrow>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is closely related to the <inline-formula id="inf156">
<mml:math id="m185">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Further, the spanwise average of the shear stress, noted as <inline-formula id="inf157">
<mml:math id="m186">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, can be deduced:<disp-formula id="e16a">
<mml:math id="m187">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mi>lim</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16a)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16b">
<mml:math id="m188">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16b)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16c">
<mml:math id="m189">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:mi>lim</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16c)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16d">
<mml:math id="m190">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>]</mml:mo>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16d)</label>
</disp-formula>
<disp-formula id="e16e">
<mml:math id="m191">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:msub>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>b</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>e</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>a</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16e)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In addition, the skin friction from the periodic part, <inline-formula id="inf158">
<mml:math id="m192">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, can be evaluated as:<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m193">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F4">Figure 4</xref>, the <inline-formula id="inf159">
<mml:math id="m194">
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is always negative, leading to a positive <inline-formula id="inf160">
<mml:math id="m195">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As a result, the periodic parts always increase the skin friction, just as shown in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>. <inline-formula id="inf161">
<mml:math id="m196">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> decreases with an increasing frequency <inline-formula id="inf162">
<mml:math id="m197">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is also compliant with the results of Case WBS-2 and WBS-3. It is also found that <inline-formula id="inf163">
<mml:math id="m198">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x221d;</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which means that the larger the shear <inline-formula id="inf164">
<mml:math id="m199">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>U</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is in the background flow, the larger <inline-formula id="inf165">
<mml:math id="m200">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is. When <inline-formula id="inf166">
<mml:math id="m201">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> changes from 180 to 550, <inline-formula id="inf167">
<mml:math id="m202">
<mml:mrow>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases and leads to a larger <inline-formula id="inf168">
<mml:math id="m203">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, just as the results in <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>
<bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf169">
<mml:math id="m204">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with different Reynolds number and <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf170">
<mml:math id="m205">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>K</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> variation with different frequency <inline-formula id="inf171">
<mml:math id="m206">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-01-12272-g004.tif"/>
</fig>
<p>As discussed in <italic>Control Strategy</italic> section, the induced flow by the traveling wave of blowing and suction with a periodically reversed wave speed can be decomposed into two parts, one is the harmonic part (zero order terms) and the other is the Stokes part (first order terms). The harmonic part will induce a negative shear stress, as shown in Eq. <xref ref-type="disp-formula" rid="e16c">16c</xref>, and lead to a positive contribution the skin friction through <inline-formula id="inf172">
<mml:math id="m207">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. An effective way to reduce <inline-formula id="inf173">
<mml:math id="m208">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is increasing <inline-formula id="inf174">
<mml:math id="m209">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, while an increased <inline-formula id="inf175">
<mml:math id="m210">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> will lead to a smaller strength <inline-formula id="inf176">
<mml:math id="m211">
<mml:mrow>
<mml:mi>W</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>8</mml:mn>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3c9;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the Stokes part. Therefore, there should be an optimal frequency in the WBS control, which is not discussed in details in this manuscript. In addition, <inline-formula id="inf177">
<mml:math id="m212">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> becomes larger with an increasing mean flow shear <inline-formula id="inf178">
<mml:math id="m213">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in the viscous sublayer when <inline-formula id="inf179">
<mml:math id="m214">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> changes from 180 to 550. This is thought to be the first reason that the drag reduction rate is smaller in <inline-formula id="inf180">
<mml:math id="m215">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> cases.</p>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>Scale Separation Analysis</title>
<p>In this section, a Fourier expansion based on spanwise direction is imposed to the fluctuation field variables, <inline-formula id="inf181">
<mml:math id="m216">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> Thus the stress can be decomposed into different scales as:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m217">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>exp</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
<mml:mo>.</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x5e;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2a;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>where the superscript &#x201c;&#x2a;&#x201d; represents the complex conjugate. As a result, the skin friction coefficient from the turbulent shear stress, <inline-formula id="inf182">
<mml:math id="m218">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> can be also decomposed:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m219">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>3</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mo>&#x222b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mi>d</mml:mi>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Thus, the contribution from the scale <inline-formula id="inf183">
<mml:math id="m220">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> to the turbulent skin friction is <inline-formula id="inf184">
<mml:math id="m221">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The pre-multiplied spectrum of turbulent shear stress, <inline-formula id="inf185">
<mml:math id="m222">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the skin friction coefficients, <inline-formula id="inf186">
<mml:math id="m223">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, of Case WBS-5 with <inline-formula id="inf187">
<mml:math id="m224">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and Case WBS-2 with <inline-formula id="inf188">
<mml:math id="m225">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. The skin friction of all scale structure decreases after control in <inline-formula id="inf189">
<mml:math id="m226">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> case, while that of the medium scale, <inline-formula id="inf190">
<mml:math id="m227">
<mml:mrow>
<mml:mn>100</mml:mn>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>700</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, decreases in <inline-formula id="inf191">
<mml:math id="m228">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> case. In addition, the spectrum <inline-formula id="inf192">
<mml:math id="m229">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> gets reduced nearly in the whole region, <inline-formula id="inf193">
<mml:math id="m230">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>h</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, while the spectrum gets reduced in the region <inline-formula id="inf194">
<mml:math id="m231">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. As the <inline-formula id="inf195">
<mml:math id="m232">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, the contribution to the skin friction in the outer region increases, while the spanwise motion mainly affects the inner region, so the drag reduction rate is smaller in <inline-formula id="inf196">
<mml:math id="m233">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> than that in <inline-formula id="inf197">
<mml:math id="m234">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. To further analyze the control effects on the structures with different scales, we use a cut-off wavelength to divide the whole scale into large-scale (noted as LS) and small-scale (noted as SS) structures. The cut-off wave length is chosen as <inline-formula id="inf198">
<mml:math id="m235">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>300</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which separates the two local maximum in the pre-multiplied spectrum, that is:<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m236">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munderover>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x221e;</mml:mi>
</mml:munderover>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>L</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:munder>
<mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mstyle displaystyle="true">
<mml:munder>
<mml:mo>&#x2211;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mstyle>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo stretchy="true">&#xfe38;</mml:mo>
</mml:munder>
<mml:mrow>
<mml:mi>S</mml:mi>
<mml:mi>S</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:munder>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>The pre-multiplied shear stress <inline-formula id="inf199">
<mml:math id="m237">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <bold>(A)</bold> Case WBS-5, and <bold>(B)</bold> Case WBS-2, and skin friction coefficients <inline-formula id="inf200">
<mml:math id="m238">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
<mml:mi>C</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mi>T</mml:mi>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3ba;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <bold>(C)</bold> Case WBS-5, and <bold>(D)</bold> Case WBS-2. The dash-line represent the results in the uncontrolled case.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-01-12272-g005.tif"/>
</fig>
<p>It was found that the vortex structures are inclined by the Stokes layers in WOS, which has a close relation to the drag reduction mechanism [<xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>]. In our previous analysis based on the <inline-formula id="inf201">
<mml:math id="m239">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> channel flow, the inclination is thought to be a representation of the stretch of the streamwise vortex, <inline-formula id="inf202">
<mml:math id="m240">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <inline-formula id="inf203">
<mml:math id="m241">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> gets reduced after control, leading to a weakened pressure-strain term <inline-formula id="inf204">
<mml:math id="m242">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>p</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mo>&#x2202;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Thus, the energy transported into the wall-normal stress <inline-formula id="inf205">
<mml:math id="m243">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>v</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from the streamwise stress <inline-formula id="inf206">
<mml:math id="m244">
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is reduced as a result of the incompressibility, <inline-formula id="inf207">
<mml:math id="m245">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3d5;</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. Here we revisited the inclination of vortex structures in the controlled flow with <inline-formula id="inf208">
<mml:math id="m246">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> shows the streaks at <inline-formula id="inf209">
<mml:math id="m247">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Case WBS-2 in one period. The inclination of the streaks is similar as that in <inline-formula id="inf210">
<mml:math id="m248">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> case. Also, the inclinations of streaks can be described by the inclinations of the two-point correlation, <inline-formula id="inf211">
<mml:math id="m249">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is defined as:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m250">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mover accent="true">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>
</p>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>The streaks (<inline-formula id="inf212">
<mml:math id="m251">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>u</mml:mi>
<mml:mo>&#x2033;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> contour) at <inline-formula id="inf213">
<mml:math id="m252">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in Case WBS-2 with <inline-formula id="inf214">
<mml:math id="m253">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at <italic>t</italic>/<italic>T</italic>
<italic>
<sub>a</sub>
</italic> &#x3d; 0.2&#x2013;1.8 in <bold>(A&#x2013;I)</bold>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-01-12272-g006.tif"/>
</fig>
<p>The contours of the streaks and <inline-formula id="inf215">
<mml:math id="m254">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of SS and LS structures are shown in <xref ref-type="fig" rid="F7">Figure 7</xref>. Thus, an inclination angle, noted as <inline-formula id="inf216">
<mml:math id="m255">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in radians, is defined as the angle between the axis of the iso-value line of <inline-formula id="inf217">
<mml:math id="m256">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the streamwise direction to give a quantitative description of the inclination of streaks. The angle <inline-formula id="inf218">
<mml:math id="m257">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of whole scales and separated scales (SS and LS) in Case WBS-2 are shown in <xref ref-type="fig" rid="F8">Figure 8</xref>. It is shown that the angle <inline-formula id="inf219">
<mml:math id="m258">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> has a phase difference at different wall distance <inline-formula id="inf220">
<mml:math id="m259">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, which is induced by the spanwise motion [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B14">14</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>]. The angle is largest at <inline-formula id="inf221">
<mml:math id="m260">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2248;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, recalling that the spanwise motion affects the structures at this region most. Further for SS and LS structures, the angle of SS is nearly the same as all scale (AS) and much larger than that of LS. This tells us that the spanwise motion affects the SS structure more than the LS. In addition, the inclination of SS and LS structures has a phase delay.</p>
<fig id="F7" position="float">
<label>FIGURE 7</label>
<caption>
<p>The streaks at <inline-formula id="inf222">
<mml:math id="m261">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of SS structures <bold>(A&#x2013;C)</bold> and LS structures <bold>(G&#x2013;I)</bold>, and two-point correlation <inline-formula id="inf223">
<mml:math id="m262">
<mml:mrow>
<mml:mi>C</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mo>&#x2206;</mml:mo>
<mml:mi>z</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of SS structures <bold>(D&#x2013;F)</bold> and LS structures <bold>(J&#x2013;L)</bold>.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-01-12272-g007.tif"/>
</fig>
<fig id="F8" position="float">
<label>FIGURE 8</label>
<caption>
<p>The angles <bold>(A)</bold> <inline-formula id="inf224">
<mml:math id="m263">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of whole scales and <bold>(B)</bold> <inline-formula id="inf225">
<mml:math id="m264">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>t</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of LS, SS, and all-scale (AS).</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-01-12272-g008.tif"/>
</fig>
<p>In physical space, the oscillatory spanwise motion or the Stokes part mainly weakens the inner region (<inline-formula id="inf226">
<mml:math id="m265">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>y</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>30</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>), as shown in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figure 5</xref>. When the <inline-formula id="inf227">
<mml:math id="m266">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> gets larger with an increasing dominance of the outer region, the contribution from the inner region gets reduced, leading to a smaller drag reduction rate. In spectrum space, the Stokes part mainly affects the small-scale structures (<inline-formula id="inf228">
<mml:math id="m267">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3bb;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3c;</mml:mo>
<mml:mn>300</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). While the <inline-formula id="inf229">
<mml:math id="m268">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> gets larger, the large-scale structures become more significant, and the drag reduction is thus reduced.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s4">
<title>Conclusion</title>
<p>In this study, the drag reduction performance of the spanwise traveling wave of blow and suction with a periodically reversing propagation direction in <inline-formula id="inf230">
<mml:math id="m269">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf231">
<mml:math id="m270">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> turbulent channel flows is studied. An asymptotic expansion method is used to resolve the flow induced by this kind of actuation. The induced flow can be decomposed into the harmonic part (<inline-formula id="inf232">
<mml:math id="m271">
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> terms) and the Stokes part (<inline-formula id="inf233">
<mml:math id="m272">
<mml:mrow>
<mml:mi>O</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="|">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> terms), where the parameter <inline-formula id="inf234">
<mml:math id="m273">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>V</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the ratio of amplitude of blowing and suction over the wavespeed of the traveling wave. The harmonic part will induce a negative shear stress, and thus increase the skin friction of the channel. However, it is always at a negligible level compared to the turbulent shear stress with a proper set of parameters, such as a large <italic>&#x3c9;</italic> and low Reynolds number <inline-formula id="inf235">
<mml:math id="m274">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. The Stokes part, or oscillatory spanwise motion, can weaken the turbulence just as the wall oscillation control.</p>
<p>The drag reduction rates are much smaller in <inline-formula id="inf236">
<mml:math id="m275">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> cases that those in <inline-formula id="inf237">
<mml:math id="m276">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>180</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> cases. There are thought to be three reasons in this study. Firstly, the negative effects on the drag reduction rate from the harmonic part get larger in <inline-formula id="inf238">
<mml:math id="m277">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mi>R</mml:mi>
<mml:mi>e</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>550</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> cases. Secondly, the Stokes part can weaken the turbulence in the inner region, while the inner region becomes less dominant in high Reynolds number cases. Thirdly, the Stokes part mainly affect the small-scale structure, and similarly the small-scale structures are less dominant in high Reynolds number cases.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s5">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding author.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Author Contributions</title>
<p>All authors listed have made a substantial, direct, and intellectual contribution to the work and approved it for publication.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s7">
<title>Funding</title>
<p>China-EU Program: Drag Reduction via Turbulent Boundary Layer Flow Control (DRAGY), Grant agreement ID: 690623.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s8">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schrauf</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Status and Perspectives of Laminar Flow</article-title>. <source>Aeronaut J</source> (<year>2005</year>) <volume>109</volume>(<issue>1102</issue>):<fpage>639</fpage>&#x2013;<lpage>44</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s000192400000097x</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Lesshziner</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Review of Turbulent Skin Friction Drag Reduction by Near Wall Transverse Forcing</article-title> (<year>2021</year>). <comment>arXiv:2013.04719v1</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Choi</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moin</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moser</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Direct Numerical Simulation of Turbulent Flow Over Riblets</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>1993</year>) <volume>255</volume>:<fpage>503</fpage>&#x2013;<lpage>39</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112093002575</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Luchini</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Manzo</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pozzi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Resistance of a Grooved Surface to Parallel Flow and Cross-Flow</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>1991</year>) <volume>228</volume>(<issue>228</issue>):<fpage>87</fpage>&#x2013;<lpage>109</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112091002641</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bechert</surname>
<given-names>DW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Bruse</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hage</surname>
<given-names>JGT</given-names>
</name>
<name>
<surname>Van Der Hoeven</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hoppe</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Experiments on Drag-Reducing Surfaces and Their Optimization With an Adjustable Geometry</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>1997</year>) <volume>338</volume>:<fpage>59</fpage>&#x2013;<lpage>87</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112096004673</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jung</surname>
<given-names>WJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mangiavacchi</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akhavan</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Suppression of Turbulence in Wall-Bounded Flows by High-Frequency Spanwise Oscillations</article-title>. <source>Phys Fluids A: Fluid Dyn</source> (<year>1992</year>) <volume>4</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>1605</fpage>&#x2013;<lpage>7</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.858381</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Quadrio</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Initial Response of a Turbulent Channel Flow to Spanwise Oscillation of the Walls</article-title>. <source>J Turbulence</source> (<year>2003</year>) <volume>4</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>23</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1088/1468-5248/4/1/007</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Quadrio</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Wall-Oscillation Conditions for Drag Reduction in Turbulent Channel Flow</article-title>. <source>Int J Heat Fluid Flow</source> (<year>2008</year>) <volume>29</volume>:<fpage>891</fpage>&#x2013;<lpage>902</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatfluidflow.2007.12.005</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Quadrio</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Critical Assessment of Turbulent Drag Reduction Through Spanwise Wall Oscillations</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2004</year>) <volume>521</volume>:<fpage>251</fpage>&#x2013;<lpage>71</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112004001855</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Quadrio</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Claudio</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Streamwise-Traveling Waves of Spanwise Wall Velocity for Turbulent Drag Reduction</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2009</year>) <volume>627</volume>:<fpage>161</fpage>&#x2013;<lpage>78</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Schlichting</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gersten</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Boundary Layer Theory</source>. <edition>9 edition</edition>. <publisher-name>Springer</publisher-name> (<year>2016</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Touber</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leschziner</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Near-Wall Streak Modification by Spanwise Oscillatory Wall Motion and Drag-Reduction Mechanisms</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2012</year>) <volume>693</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>150</fpage>&#x2013;<lpage>200</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2011.507</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ottonelli</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hasegawa</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Quadrio</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Changes in Turbulent Dissipation in a Channel Flow With Oscillating Walls</article-title> (<year>2012</year>). <comment>
<italic>arXiv preprint arXiv:1202.3534</italic>
</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Agostini</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Touber</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leschziner</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Turbulence Vorticity as a Window to the Physics of Friction Drag Reduction by Oscillatory Wall Motion</article-title>. <source>Int J Heat Fluid Flow</source> (<year>2015</year>) <volume>51</volume>(<issue>3&#x2013;15</issue>):<fpage>3</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatfluidflow.2014.08.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Drag Reduction in Turbulent Channel Flows by a Spanwise Traveling Wave of Wall Blowing and Suction</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2021</year>) <volume>33</volume>:<fpage>095111</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/5.0061279</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xu</surname>
<given-names>C-X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>W-X</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Transient Response of Reynolds Stress Transport to Spanwise Wall Oscillation in a Turbulent Channel Flow</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2005</year>) <volume>17</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>018101</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1827274</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Blesbois</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chernyshenko</surname>
<given-names>SI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Touber</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leschziner</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Pattern Prediction by Linear Analysis of Turbulent Flow With Drag Reduction by Wall Oscillation</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2013</year>) <volume>724</volume>:<fpage>607</fpage>&#x2013;<lpage>41</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2013.165</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Choi</surname>
<given-names>K-S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Near-Wall Structure of Turbulent Boundary Layer With Spanwise-Wall Oscillation</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2002</year>) <volume>14</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>2530</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.1477922</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Chernyshenko</surname>
<given-names>SI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baig</surname>
<given-names>MF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Mechanism of Streak Formation in Near-Wall Turbulence</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2005</year>) <volume>544</volume>:<fpage>99</fpage>&#x2013;<lpage>113</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112005006506</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Moarref</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jovanovic</surname>
<given-names>MR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Model-Based Design of Transverse Wall Oscillations for Turbulent Drag Reduction</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2012</year>) <volume>707</volume>:<fpage>205</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2012.272</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yakeno</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hasegawa</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kasagi</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Modification of Quasi-Streamwise Vortical Structure in a Drag-Reduced Turbulent Channel Flow With Spanwise Wall Oscillation</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2014</year>) <volume>26</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>085109</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4893903</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gatti</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Quadrio</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Performance Losses of Drag-Reducing Spanwise Forcing at Moderate Values of the Reynolds Number</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2013</year>) <volume>25</volume>:<fpage>125109</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4849537</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hurst</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Yang</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chung</surname>
<given-names>YM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Effect of Reynolds Number on Turbulent Drag Reduction by Streamwise Travelling Waves</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2014</year>) <volume>759</volume>:<fpage>28</fpage>&#x2013;<lpage>55</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2014.524</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yao</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hussain</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Reynolds Number Effect on Drag Control via Spanwise Wall Oscillation in Turbulent Channel Flows</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2019</year>) <volume>31</volume>:<fpage>085108</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.5111651</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Agostini</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leschziner</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Impact of Footprints of Large-Scale Outer Structures on the Near-Wall Layer in the Presence of Drag-Reducing Spanwise Wall Motion</article-title>. <source>Flow, Turbulence and Combustion</source> (<year>2018</year>) <volume>100</volume>:<fpage>1037</fpage>&#x2013;<lpage>61</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10494-018-9917-3</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Leschziner</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Friction-Drag Reduction by Transverse Wall Motion-A Review</article-title>. <source>J Mech</source> (<year>2020</year>) <volume>36</volume>:<fpage>649</fpage>&#x2013;<lpage>63</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ghebali</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chernyshenko</surname>
<given-names>SI</given-names>
</name>
<name>
<surname>Leschziner</surname>
<given-names>MA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Turbulent Skin-Friction Reduction by Wavy Surfaces</article-title> (<year>2017</year>). <comment>arXiv preprint arXiv:1705.01989</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Skote</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Turbulent Boundary Layer Flow Subject to Streamwise Oscillation of Spanwise Wall-Velocity</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2011</year>) <volume>23</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>081703</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.3626028</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Skote</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Temporal and Spatial Transients in Turbulent Boundary Layer Flow Over an Oscillating Wall</article-title>. <source>Int J Heat Fluid Flow</source> (<year>2012</year>) <volume>38</volume>(<issue>1&#x2013;12</issue>):<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>12</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijheatfluidflow.2012.08.004</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Skote</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Comparison Between Spatial and Temporal Wall Oscillations in Turbulent Boundary Layer Flows</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2013</year>) <volume>730</volume>:<fpage>273</fpage>&#x2013;<lpage>94</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2013.344</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wise</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Turbulent Drag Reduction Through Oscillating Discs</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2014</year>) <volume>746</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>536</fpage>&#x2013;<lpage>64</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2014.122</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wise</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alvarenga</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Spinning Out of Control: Wall Turbulence Over Rotating Discs</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2014</year>) <volume>26</volume>:<fpage>125107</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.4903973</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wise</surname>
<given-names>DJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Paolo</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ricco</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Turbulent Drag Reduction Through Oscillating Discs-Corrigendum</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2018</year>) <volume>856</volume>:<fpage>1064</fpage>&#x2013;<lpage>6</lpage>.</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jukes</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Choi</surname>
<given-names>K-S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Johnson</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scott</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Turbulent Drag Reduction by Surface Plasma Through Spanwise Flow Oscillation</source> (<year>2006</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="thesis">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jukes</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Turbulent Drag Reduction Using Surface Plasma</article-title>. <comment>PhD thesis</comment>. <publisher-loc>Nottingham</publisher-loc>: <publisher-name>University of Nottingham</publisher-name> (<year>2007</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wilkinson</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Oscillating Plasma for Turbulent Boundary Layer Drag Reduction</article-title>. <source>Int J Heat Fluid Flow</source> (<year>2012</year>) <volume>38</volume>(<issue>1&#x2013;12</issue>).</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>P&#xe9;rez-Mu&#xf1;oz</surname>
<given-names>JD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ning</surname>
<given-names>Q</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pierre</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Drag Reduction in Wall-Bounded Turbulence by Synthetic Jet Sheets</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2022</year>) <volume>941</volume>:<fpage>A63</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2022.347</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Min</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kang</surname>
<given-names>SM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Speryer</surname>
<given-names>JL</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Sustained Sub-Laminar Drag in a Fully Developed Channel Flow</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2006</year>) <volume>558</volume>:<fpage>309</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112006000206</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>H&#x153;ffner</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fukagata</surname>
<given-names>K</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Pumping or Drag Reducion</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2009</year>) <volume>635</volume>:<fpage>171</fpage>&#x2013;<lpage>87</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112009007629</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Woodcock</surname>
<given-names>JD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sader</surname>
<given-names>JE</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marusic</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Induced Flow Due to Blowing and Suction Flow Control: An Analysis of Transpiration</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2011</year>) <volume>690</volume>:<fpage>366</fpage>&#x2013;<lpage>98</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2011.441</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mathis</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hutchins</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marusic</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Large-Scale Amplitude Modulation of the Small-Scale Structures in Turbulent Boundary Layers</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2009</year>) <volume>628</volume>:<fpage>311</fpage>&#x2013;<lpage>37</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112009006946</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mathis</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Monty</surname>
<given-names>JP</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hutchins</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
<name>
<surname>Marusic</surname>
<given-names>I</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Comparison of Large-Scale Amplitude Modulation in Turbulent Boundary Layers, Pipes, and Channel Flows</article-title>. <source>Phys Fluids</source> (<year>2009</year>) <volume>21</volume>(<issue>11</issue>). <pub-id pub-id-type="doi">10.1063/1.3267726</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Shi</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
</person-group>. <source>A PnPm-CPR Method for Navier-Stokes Equations</source> (<year>2012</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Bassi</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rebay</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Discontinuous Galerkin Solution of the Reynolds Averaged Navier-Stokes and <italic>K &#x3c9;</italic> Turbulence Model Equations</article-title>. <source>J Comput Phys</source> (<year>2005</year>) <volume>34</volume>:<fpage>507</fpage>&#x2013;<lpage>40</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compfluid.2003.08.004</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moin</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Moser</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Turbulence Statistics in Fully Developed Channel Flow at Low Reynolds Number</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>1987</year>) <volume>177</volume>:<fpage>133</fpage>&#x2013;<lpage>66</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/s0022112087000892</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jim&#xe9;nez</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <source>DNS Turbulent Channel Data</source> (<year>2016</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gatti</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Quadrio</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Reynolds-Number Dependence of Turbulent Skin-Friction Drag Reduction Induced by Spanwise Forcing</article-title>. <source>J Fluid Mech</source> (<year>2016</year>) <volume>802</volume>:<fpage>553</fpage>&#x2013;<lpage>82</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1017/jfm.2016.485</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pope</surname>
<given-names>SB</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Turbulent Flows</source>. <publisher-name>Cambridge University Press</publisher-name> (<year>2000</year>).</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>