Flujo Secundario en Tubos Circulares Turbulentos Lisos y Rugosos: Presupuestos de Energía Cinética de la Turbulencia
Autores: Orlandi, Paolo; Pirozzoli, Sergio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Flujo Secundario en Tubos Circulares Turbulentos Lisos y Rugosos: Presupuestos de Energía Cinética de la Turbulencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujo turbulento
Simulaciones numéricas
Tuberías circulares
Corrugaciones en las paredes
Energía cinética de la turbulencia
Resistencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se han realizado simulaciones numéricas directas para el flujo turbulento en tuberías circulares con paredes lisas y corrugadas. El método numérico, basado en una discretización finita de segundo orden junto con la técnica de frontera sumergida, fue validado y aplicado a varios tipos de flujos. El análisis se centra en la energía cinética de la turbulencia y su presupuesto. Se han encontrado grandes diferencias en la región cercana a la pared a bajo número de Reynolds. El cambio en las estructuras turbulentas cercanas a la pared es responsable del aumento de la resistencia y la energía cinética de la turbulencia. Para investigar los efectos de las corrugaciones en la pared, se han descompuesto los campos de velocidad para aislar los movimientos coherentes e incoherentes. Para paredes corrugadas, encontramos que los movimientos coherentes son más fuertes en paredes cubiertas con barras cuadradas alineadas con la dirección del flujo. En particular, la contribución coherente es sustancial cuando las barras están separadas por una distancia mayor que su altura. Un análisis detallado del presupuesto de energía cinética de la turbulencia muestra para esta configuración un comportamiento muy diferente al de otros tipos de corrugaciones.
Descripción
Se han realizado simulaciones numéricas directas para el flujo turbulento en tuberías circulares con paredes lisas y corrugadas. El método numérico, basado en una discretización finita de segundo orden junto con la técnica de frontera sumergida, fue validado y aplicado a varios tipos de flujos. El análisis se centra en la energía cinética de la turbulencia y su presupuesto. Se han encontrado grandes diferencias en la región cercana a la pared a bajo número de Reynolds. El cambio en las estructuras turbulentas cercanas a la pared es responsable del aumento de la resistencia y la energía cinética de la turbulencia. Para investigar los efectos de las corrugaciones en la pared, se han descompuesto los campos de velocidad para aislar los movimientos coherentes e incoherentes. Para paredes corrugadas, encontramos que los movimientos coherentes son más fuertes en paredes cubiertas con barras cuadradas alineadas con la dirección del flujo. En particular, la contribución coherente es sustancial cuando las barras están separadas por una distancia mayor que su altura. Un análisis detallado del presupuesto de energía cinética de la turbulencia muestra para esta configuración un comportamiento muy diferente al de otros tipos de corrugaciones.