Investigando la Dinámica Lineal del Campo Cercano de un Chorro Turbulento de Alta Velocidad Usando Velocimetría de Imagen de Doble Partícula (PIV) y Descomposición de Modos Dinámicos (DMD)
Autores: Chaugule, Vishal; Duddridge, Alexis; Sikroria, Tushar; Atkinson, Callum; Soria, Julio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigando la Dinámica Lineal del Campo Cercano de un Chorro Turbulento de Alta Velocidad Usando Velocimetría de Imagen de Doble Partícula (PIV) y Descomposición de Modos Dinámicos (DMD)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Mecanismos físicos
Flujos de chorro turbulentos a alta velocidad
Estructuras coherentes espacio-temporales
Campos de velocidad
Velocimetría de imágenes de partículas
Descomposición de modos dinámicos
Licencia
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La búsqueda de los mecanismos físicos que subyacen a los flujos turbulentos de chorro a alta velocidad se basa en la extracción de estructuras coherentes espaciotemporales de sus campos de flujo. Las mediciones experimentales para permitir la descomposición de datos deben incluir campos de velocidad resueltos en el tiempo con una alta resolución espacial, cualidades que el hardware actual de velocimetría de imágenes de partículas no puede proporcionar. Este artículo demuestra un enfoque novedoso que aborda este desafío a través de la implementación de una metodología experimental de velocimetría de imágenes de partículas de alta resolución espacial acoplada con descomposición de modos dinámicos. Este nuevo enfoque se ejemplifica en su aplicación para estudiar la dinámica de la región de campo cercano de un chorro turbulento a alta velocidad, permitiendo investigar la estructura espaciotemporal mediante la identificación de la estructura espacial de los modos dinámicos dominantes y su dinámica temporal. La amplificación espacial de estos modos se compara con la predicha por la teoría clásica de estabilidad lineal, mostrando una estrecha concordancia, lo que demuestra la poderosa capacidad de esta técnica para identificar las frecuencias dominantes y sus estructuras espaciales asociadas en flujos turbulentos a alta velocidad.
Descripción
La búsqueda de los mecanismos físicos que subyacen a los flujos turbulentos de chorro a alta velocidad se basa en la extracción de estructuras coherentes espaciotemporales de sus campos de flujo. Las mediciones experimentales para permitir la descomposición de datos deben incluir campos de velocidad resueltos en el tiempo con una alta resolución espacial, cualidades que el hardware actual de velocimetría de imágenes de partículas no puede proporcionar. Este artículo demuestra un enfoque novedoso que aborda este desafío a través de la implementación de una metodología experimental de velocimetría de imágenes de partículas de alta resolución espacial acoplada con descomposición de modos dinámicos. Este nuevo enfoque se ejemplifica en su aplicación para estudiar la dinámica de la región de campo cercano de un chorro turbulento a alta velocidad, permitiendo investigar la estructura espaciotemporal mediante la identificación de la estructura espacial de los modos dinámicos dominantes y su dinámica temporal. La amplificación espacial de estos modos se compara con la predicha por la teoría clásica de estabilidad lineal, mostrando una estrecha concordancia, lo que demuestra la poderosa capacidad de esta técnica para identificar las frecuencias dominantes y sus estructuras espaciales asociadas en flujos turbulentos a alta velocidad.