Base de datos de propiedades de flujo turbulento cerca de la pared de un chorro que impacta en una superficie sólida bajo diferentes ángulos de inclinación
Autores: Ries, Florian; Li, Yongxiang; Rißmann, Martin; Klingenberg, Dario; Nishad, Kaushal; Böhm, Benjamin; Dreizler, Andreas; Janicka, Johannes; Sadiki, Amsini
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Base de datos de propiedades de flujo turbulento cerca de la pared de un chorro que impacta en una superficie sólida bajo diferentes ángulos de inclinación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulación numérica directa
Velocimetría de imágenes de partículas
Propiedades de turbulencia cerca de la pared
ángulo de impacto
Energía cinética turbulenta
Tensiones de corte
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
En el presente artículo, se han aplicado de manera complementaria la simulación numérica directa (DNS) y la velocimetría de imágenes de partículas (PIV) para generar una base de datos de las propiedades de turbulencia cerca de la pared de un chorro altamente turbulento que impacta en una superficie sólida bajo diferentes ángulos de inclinación. Así, el enfoque principal se centra en un ángulo de impacto de 45 grados, ya que representa un buen caso de prueba de referencia genérico para una amplia gama de aplicaciones técnicas de flujo de fluidos. Esta configuración específica presenta propiedades de flujo muy complejas, incluyendo la presencia de un punto de estancamiento, el desarrollo de la capa límite de cizallamiento y una fuerte curvatura de las líneas de corriente. En particular, esta base de datos incluye estadísticas de turbulencia cerca de la pared junto con velocidades medias y rms, términos de presupuesto en la ecuación de energía cinética turbulenta, mapas invariantes de anisotropía, escalas de longitud/tiempo turbulentas y tensiones de cizallamiento cerca de la pared. Estas propiedades son útiles para la validación de enfoques de modelado cerca de la pared en el contexto de las simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) y las simulaciones de grandes remolinos (LES). De este estudio, en el que se han considerado en los experimentos otros ángulos de impacto (0 y 90 grados), se concluye que (1) la producción de energía cinética turbulenta parece negativa en el punto de estancamiento para un ángulo de impacto diferente de 0 grados y se equilibra predominantemente por difusión relacionada con la presión, (2) aparecen rachas cuasi-coherentes delgadas con grandes escalas de tiempo características en la región de estancamiento, mientras que la organización del flujo es predominantemente toroidal más abajo, y (3) las tensiones de cizallamiento cerca de la pared son bajas en la región de estancamiento e intensas en regiones donde la dirección del flujo cambia repentinamente.
Descripción
En el presente artículo, se han aplicado de manera complementaria la simulación numérica directa (DNS) y la velocimetría de imágenes de partículas (PIV) para generar una base de datos de las propiedades de turbulencia cerca de la pared de un chorro altamente turbulento que impacta en una superficie sólida bajo diferentes ángulos de inclinación. Así, el enfoque principal se centra en un ángulo de impacto de 45 grados, ya que representa un buen caso de prueba de referencia genérico para una amplia gama de aplicaciones técnicas de flujo de fluidos. Esta configuración específica presenta propiedades de flujo muy complejas, incluyendo la presencia de un punto de estancamiento, el desarrollo de la capa límite de cizallamiento y una fuerte curvatura de las líneas de corriente. En particular, esta base de datos incluye estadísticas de turbulencia cerca de la pared junto con velocidades medias y rms, términos de presupuesto en la ecuación de energía cinética turbulenta, mapas invariantes de anisotropía, escalas de longitud/tiempo turbulentas y tensiones de cizallamiento cerca de la pared. Estas propiedades son útiles para la validación de enfoques de modelado cerca de la pared en el contexto de las simulaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) y las simulaciones de grandes remolinos (LES). De este estudio, en el que se han considerado en los experimentos otros ángulos de impacto (0 y 90 grados), se concluye que (1) la producción de energía cinética turbulenta parece negativa en el punto de estancamiento para un ángulo de impacto diferente de 0 grados y se equilibra predominantemente por difusión relacionada con la presión, (2) aparecen rachas cuasi-coherentes delgadas con grandes escalas de tiempo características en la región de estancamiento, mientras que la organización del flujo es predominantemente toroidal más abajo, y (3) las tensiones de cizallamiento cerca de la pared son bajas en la región de estancamiento e intensas en regiones donde la dirección del flujo cambia repentinamente.