Estructura de Vórtice Coherente en Dirección del Flujo de un Chorro de Pared Tridimensional
Autores: Namgyal, Lhendup; Hall, Joseph W.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Estructura de Vórtice Coherente en Dirección del Flujo de un Chorro de Pared Tridimensional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Dinámicas
Estructuras coherentes
Flujo turbulento
Vórtice a lo largo del flujo
Chorro de pared
Vorticidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se investigaron las dinámicas de las estructuras coherentes en un chorro de pared tridimensional turbulento con un número de Reynolds de salida de 250,000 utilizando la Descomposición Ortogonal Propia (POD) de Instantáneas. Una reconstrucción de baja dimensión utilizando los primeros 10 modos de POD indica que el flujo turbulento está dominado por estructuras de vórtices en la dirección del flujo que crecen en tamaño y fuerza relativa, y que a menudo están acompañadas por fuertes barridos laterales de fluido a través de la pared. Esto provoca un aumento en la abultamiento y distorsiones de los contornos de velocidad en la dirección del flujo a medida que el flujo evoluciona río abajo. La vorticidad instantánea en la dirección del flujo, calculada a partir de las velocidades instantáneas reconstruidas, tiene un alto nivel de vorticidad asociado con estas estructuras de vórtices en la dirección del flujo exterior, pero a menudo tiene un par persistente de regiones en contrarrotación ubicadas cerca de la pared a ambos lados de la línea central del chorro. Se presenta un modelo de las estructuras coherentes en el chorro de pared. En este modelo, las estructuras de vórtices en la dirección del flujo se producen en el campo cercano por la ruptura de anillos de vórtices formados en la salida del chorro. Estructuras separadas están asociadas con la vorticidad en la dirección del flujo cerca de la pared. A medida que el flujo evoluciona río abajo, las estructuras internas cerca de la pared se inclinan hacia afuera, mientras que las estructuras exteriores en la dirección del flujo se amalgaman para formar estructuras asimétricas más grandes en la dirección del flujo. En todos los casos, estas estructuras de vórtices en la dirección del flujo tienden a causar grandes barridos de velocidad lateral en las regiones intermedias y lejanas del chorro de pared tridimensional. Además, estas estructuras serpentean lateralmente a través del chorro, causando un flujo de chorro fuertemente intermitente.
Descripción
Se investigaron las dinámicas de las estructuras coherentes en un chorro de pared tridimensional turbulento con un número de Reynolds de salida de 250,000 utilizando la Descomposición Ortogonal Propia (POD) de Instantáneas. Una reconstrucción de baja dimensión utilizando los primeros 10 modos de POD indica que el flujo turbulento está dominado por estructuras de vórtices en la dirección del flujo que crecen en tamaño y fuerza relativa, y que a menudo están acompañadas por fuertes barridos laterales de fluido a través de la pared. Esto provoca un aumento en la abultamiento y distorsiones de los contornos de velocidad en la dirección del flujo a medida que el flujo evoluciona río abajo. La vorticidad instantánea en la dirección del flujo, calculada a partir de las velocidades instantáneas reconstruidas, tiene un alto nivel de vorticidad asociado con estas estructuras de vórtices en la dirección del flujo exterior, pero a menudo tiene un par persistente de regiones en contrarrotación ubicadas cerca de la pared a ambos lados de la línea central del chorro. Se presenta un modelo de las estructuras coherentes en el chorro de pared. En este modelo, las estructuras de vórtices en la dirección del flujo se producen en el campo cercano por la ruptura de anillos de vórtices formados en la salida del chorro. Estructuras separadas están asociadas con la vorticidad en la dirección del flujo cerca de la pared. A medida que el flujo evoluciona río abajo, las estructuras internas cerca de la pared se inclinan hacia afuera, mientras que las estructuras exteriores en la dirección del flujo se amalgaman para formar estructuras asimétricas más grandes en la dirección del flujo. En todos los casos, estas estructuras de vórtices en la dirección del flujo tienden a causar grandes barridos de velocidad lateral en las regiones intermedias y lejanas del chorro de pared tridimensional. Además, estas estructuras serpentean lateralmente a través del chorro, causando un flujo de chorro fuertemente intermitente.