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Características turbulentas y patrones de entrainment de aire en olas de ruptura

Autores: Li, Zhuoran; Venkateshwaran, Akash; Karimpour, Shooka

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Características turbulentas y patrones de entrainment de aire en olas de ruptura


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Olas de ruptura
Estructuras turbulentas
Flujos 3D
Captura de aire
Patrones de perturbación
Números de Froude

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las olas de ruptura son flujos tridimensionales (3D) altamente turbulentos, que ocurren cuando el flujo de agua encuentra un cambio repentino en la profundidad o la velocidad. Las estructuras turbulentas 3D a través de una ola de ruptura son inducidas por el gradiente de velocidad a través de la ola y la discontinuidad de fase en el frente. Este artículo examinó las estructuras turbulentas en olas de ruptura con números de Froude de 1.71 y 2.13 al investigar la entrada de aire y los patrones de perturbación a través del frente de la ola. Se utilizó una combinación del método de Volumen de Fluido (VOF) y Simulación de Grandes Vórtices (LES) para capturar simultáneamente la entrada de aire y las estructuras turbulentas. La naturaleza 3D de las estructuras vórtices fue simulada implementando una frontera periódica en la dirección del ancho. Se extrajeron los perfiles de perturbación de la superficie del agua y de concentración de aire, y los perfiles de concentración de aire promediados obtenidos de las simulaciones numéricas fueron consistentes con las observaciones de laboratorio reportadas en la literatura. También se exploró la relación entre la distribución de energía cinética turbulenta y la entrada de aire en este artículo. Finalmente, utilizando análisis de cuadrantes y el criterio Q, este artículo examinó el papel de las perturbaciones en la dirección del ancho en el desarrollo de estructuras turbulentas en el frente de la ola.

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