The effects of roughness were considered as part of a NATO Advanced Vehicle Technology effort titled 'Non-Equilibrium Turbulent Boundary Layers at High Reynolds Numbers' (NATO AVT-349). This paper comments on the current state of understanding of the flow physics and modelling efforts to predict rough-wall boundary layer behaviour. Outer layer similarity to smooth wall flows and Reynolds number effects are discussed for zero, favourable, and adverse pressure gradients based on the results of experiments and numerical simulations. Various types of modelling are considered including Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) models with different roughness and turbulence models, wall-modelled large eddy simulations (WMLES), and resolvent models. Current needs and gaps in present understanding are discussed along with recommendations for future experiments and computations.

Abstract In the present paper we focus on the simulation of viscous flows at high Reynolds numbers using the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations. In carefully performed steady simulations, round-off and iterative errors are reduced to negligible levels when compared to the discretization error and so the numerical error is dominated by the contribution of the discretization error. In grid refinement studies the discretization error of a quantity of interest is described as a function of the typical cell size by power series expansions. The estimation of the exact solution requires numerical solutions in more than one grid and so a family of (nearly) geometrical similar grids needs to be generated. The requirement of grid similarity is a consequence of the definition of the typical cell size. In the numerical solution of the RANS equations, the determination of the shear-stress at the wall τw can be performed in two alternative ways: directly from its definition, or using wall functions. The grid refinement strategy required by each case is significantly different. In the first option, the near-wall cell must be systematically refined as all the remaining grid cells. When wall functions are used, the size of the near-wall cell size should remain fixed. In this paper, we present the consequences of using the wrong refinement strategy for the flow over a flat plate at Reynolds numbers of 107 and 109. The results show that using the wrong grid refinement strategy can lead to misleading results.