Crecimiento Transitorio de Energía en un Chorro Líquido Cilíndrico Libre
Autores: Huang, Dongqi; Fu, Qingfei; Yang, Lijun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Crecimiento Transitorio de Energía en un Chorro Líquido Cilíndrico Libre
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estabilidad
Comportamiento
Flujos de chorro
Crecimiento transitorio
Análisis no modal
Evolución de la energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
La estabilidad y el comportamiento de los flujos de chorro son críticos en diversas aplicaciones de ingeniería, sin embargo, muchos aspectos siguen sin comprenderse adecuadamente. Estudios previos se basaron predominantemente en métodos modales para describir pequeñas perturbaciones en las superficies de flujo de chorro a través de la superposición lineal de ondas modales. Sin embargo, estos enfoques descuidaron en gran medida la interacción entre diferentes modos, lo que puede llevar a un crecimiento transitorio de energía y afectar significativamente la estabilidad del chorro. Este trabajo aborda esta brecha al centrarse en el crecimiento transitorio de perturbaciones en flujos de chorro a través de un análisis no modal integral, que captura la evolución energética a corto plazo. A diferencia del análisis modal, que proporciona información sobre la tendencia general de los cambios de energía a lo largo de períodos más largos, el análisis no modal revela la dinámica instantánea de la energía de perturbación. Este enfoque permite la identificación de mecanismos de crecimiento transitorio que de otro modo serían indetectables utilizando métodos modales, que tratan las ondas de perturbación como independientes y no tienen en cuenta sus efectos de acoplamiento. Los resultados demuestran que el análisis no modal cuantifica eficazmente la interacción entre las ondas de perturbación, capturando la no linealidad inherente al crecimiento transitorio de energía. Este método destaca la amplificación a corto plazo de las perturbaciones, proporcionando una comprensión más precisa de la estabilidad del flujo de chorro. Además, se analiza sistemáticamente el impacto de parámetros adimensionales como el número de Reynolds, el número de Weber y el número de onda inicial en el crecimiento transitorio de energía. Los hallazgos clave revelan las condiciones óptimas para maximizar el crecimiento de energía y elucidan los mecanismos que impulsan estos fenómenos. Al integrar el análisis no modal, este estudio avanza el marco teórico del crecimiento transitorio de energía, ofreciendo nuevas perspectivas sobre la estabilidad del flujo de chorro y allanando el camino para mejoras prácticas en sistemas de dinámica de fluidos.
Descripción
La estabilidad y el comportamiento de los flujos de chorro son críticos en diversas aplicaciones de ingeniería, sin embargo, muchos aspectos siguen sin comprenderse adecuadamente. Estudios previos se basaron predominantemente en métodos modales para describir pequeñas perturbaciones en las superficies de flujo de chorro a través de la superposición lineal de ondas modales. Sin embargo, estos enfoques descuidaron en gran medida la interacción entre diferentes modos, lo que puede llevar a un crecimiento transitorio de energía y afectar significativamente la estabilidad del chorro. Este trabajo aborda esta brecha al centrarse en el crecimiento transitorio de perturbaciones en flujos de chorro a través de un análisis no modal integral, que captura la evolución energética a corto plazo. A diferencia del análisis modal, que proporciona información sobre la tendencia general de los cambios de energía a lo largo de períodos más largos, el análisis no modal revela la dinámica instantánea de la energía de perturbación. Este enfoque permite la identificación de mecanismos de crecimiento transitorio que de otro modo serían indetectables utilizando métodos modales, que tratan las ondas de perturbación como independientes y no tienen en cuenta sus efectos de acoplamiento. Los resultados demuestran que el análisis no modal cuantifica eficazmente la interacción entre las ondas de perturbación, capturando la no linealidad inherente al crecimiento transitorio de energía. Este método destaca la amplificación a corto plazo de las perturbaciones, proporcionando una comprensión más precisa de la estabilidad del flujo de chorro. Además, se analiza sistemáticamente el impacto de parámetros adimensionales como el número de Reynolds, el número de Weber y el número de onda inicial en el crecimiento transitorio de energía. Los hallazgos clave revelan las condiciones óptimas para maximizar el crecimiento de energía y elucidan los mecanismos que impulsan estos fenómenos. Al integrar el análisis no modal, este estudio avanza el marco teórico del crecimiento transitorio de energía, ofreciendo nuevas perspectivas sobre la estabilidad del flujo de chorro y allanando el camino para mejoras prácticas en sistemas de dinámica de fluidos.