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El papel de la inercia en el inicio de la turbulencia en un filamento de vórtice

Autores: Caltagirone, Jean-Paul

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

El papel de la inercia en el inicio de la turbulencia en un filamento de vórtice


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Energía cinética
Flujo turbulento
Filamentos de vórtice
Mecánica discreta
Energía de presión
Vórtice viscoso

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La decadencia de la energía cinética de un flujo turbulento con el tiempo no es necesariamente monótona. Esto se revela a través de simulaciones realizadas en el marco de la mecánica discreta, donde la energía cinética puede transformarse en energía de presión o viceversa; este fenómeno persistente también se observa en fluidos inviscidos. Diferentes tipos de filamentos de vórtice viscoso generados por condiciones de velocidad inicial muestran que los fenómenos de estiramiento de vórtices preceden un inicio abrupto de la explosión de vórtices en regiones de alto corte. En todos los casos, la energía cinética comienza a crecer al tomar prestada energía de la presión antes de la fase de transferencia a las pequeñas estructuras turbulentas. El resultado observado en el filamento de vórtice también se encuentra para el vórtice de Taylor-Green, que difiere significativamente de los resultados anteriores sobre este mismo caso simulado a partir de las ecuaciones de Navier-Stokes. Esta discrepancia se atribuye al modelo físico utilizado, el de la mecánica discreta, donde la formulación se basa en la conservación de la aceleración. Las razones de esta divergencia se analizan en profundidad; sin embargo, un análisis espectral permite encontrar las leyes establecidas sobre la decadencia de la energía cinética en función del número de onda.

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