Estructuras Coherentes de un Flujo Turbulento Limitado por una Pared Permeable Compacta
Autores: Arthur, James K.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estructuras Coherentes de un Flujo Turbulento Limitado por una Pared Permeable Compacta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Optimizar
Medios porosos
Turbulencia
Campo de flujo
Número de Reynolds
Estructuras coherentes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Para optimizar el uso de medios porosos compactos como dispositivos de flujo y transferencia de calor, es imperativo entender aquellas estructuras coherentes del flujo asociado que generan y sostienen la turbulencia. Dada la deficiencia de datos sobre esta área en la literatura, se ha llevado a cabo este estudio para satisfacer esta necesidad. Con este fin, se realizaron una serie de mediciones de velocimetría de imágenes de partículas para capturar un campo de flujo turbulento limitado por un medio permeable modelo con un 85% de porosidad. Los números de Reynolds a granel basados en la velocidad a granel a través de todo el dominio de flujo y la profundidad del flujo sobre el límite permeable son aproximadamente 5.0 x 10^3 y 2.0 x 10^4. Al aplicar el análisis de eigenvalores del gradiente de velocidad, la descomposición en cuadrantes, las correlaciones multipunto y la descomposición ortogonal adecuada, se extrae la información necesaria sobre las estructuras coherentes del campo de flujo. Los resultados indican la existencia de estructuras espaciales cuyo orden, tamaño y orientación dependen del número de Reynolds y de la ubicación a lo largo del límite permeable. Mientras que las escalas más grandes están marcadas por barridos, eyecciones y alta actividad de vórtices, hay evidencia de eventos interactivos hacia adentro y hacia afuera en las porciones aguas arriba del flujo de la capa límite permeable. Este trabajo ayuda a aclarar algunas observaciones realizadas sobre el flujo turbulento sobre el límite permeable compacto.
Descripción
Para optimizar el uso de medios porosos compactos como dispositivos de flujo y transferencia de calor, es imperativo entender aquellas estructuras coherentes del flujo asociado que generan y sostienen la turbulencia. Dada la deficiencia de datos sobre esta área en la literatura, se ha llevado a cabo este estudio para satisfacer esta necesidad. Con este fin, se realizaron una serie de mediciones de velocimetría de imágenes de partículas para capturar un campo de flujo turbulento limitado por un medio permeable modelo con un 85% de porosidad. Los números de Reynolds a granel basados en la velocidad a granel a través de todo el dominio de flujo y la profundidad del flujo sobre el límite permeable son aproximadamente 5.0 x 10^3 y 2.0 x 10^4. Al aplicar el análisis de eigenvalores del gradiente de velocidad, la descomposición en cuadrantes, las correlaciones multipunto y la descomposición ortogonal adecuada, se extrae la información necesaria sobre las estructuras coherentes del campo de flujo. Los resultados indican la existencia de estructuras espaciales cuyo orden, tamaño y orientación dependen del número de Reynolds y de la ubicación a lo largo del límite permeable. Mientras que las escalas más grandes están marcadas por barridos, eyecciones y alta actividad de vórtices, hay evidencia de eventos interactivos hacia adentro y hacia afuera en las porciones aguas arriba del flujo de la capa límite permeable. Este trabajo ayuda a aclarar algunas observaciones realizadas sobre el flujo turbulento sobre el límite permeable compacto.