Caracterización de eventos de flujo de momento en capas límite turbulentas de alto número de Reynolds
Autores: Deshpande, Rahul; Marusic, Ivan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Caracterización de eventos de flujo de momento en capas límite turbulentas de alto número de Reynolds
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujo de momento
Capa límite turbulenta
Número de Reynolds
Cuadrante
Señal de flujo
Hipótesis de Townsend
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
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El flujo de momento en una capa límite turbulenta canónica se conoce por tener una firma de serie temporal caracterizada por una variación altamente intermitente, que incluye períodos muy cortos de intensa actividad de flujo. Aquí, estudiamos la variación en estas características de la señal de flujo a lo largo de casi una década del número de Reynolds (Re) analizando conjuntos de datos adquiridos utilizando sondas de alambre cruzado en miniatura con resolución espacial coincidente. El análisis se facilita mediante el muestreo condicional de la señal basado en el cuadrante (Qi; i = 1-4) y la magnitud del flujo, revelando que la contribución acumulativa fraccionaria de Q4 aumenta a un ritmo mucho más rápido que la de Q2 con Re. Posteriormente, se lleva a cabo una descripción episódica de la señal de flujo, que asocia este rápido aumento en las contribuciones de Q4 con la aparición de eventos de flujo extremos y raros con Re. El mismo conjunto de datos también se utiliza para probar la hipótesis de Townsend sobre los componentes activos e inactivos del flujo de momento, que se obtienen por primera vez implementando una metodología de descomposición basada en estimación estocástica lineal espectral. Mientras que se encuentra que el componente activo es el principal contribuyente al flujo de momento medio, consistente con la hipótesis de Townsend, el componente inactivo se encuentra que es pequeño pero no cero, debido a las interacciones no lineales asociadas con el fenómeno de modulación. Finalmente, se lleva a cabo una descripción episódica de la señal de flujo de momento activa e inactiva para resaltar las características de serie temporal marcadamente diferentes de los dos componentes de flujo. Se encuentra que la señal de flujo inactivo comprende eventos individuales estadísticamente significativos asociados con los cuatro cuadrantes, lo que lleva a una pequeña contribución neta al flujo total.
Descripción
El flujo de momento en una capa límite turbulenta canónica se conoce por tener una firma de serie temporal caracterizada por una variación altamente intermitente, que incluye períodos muy cortos de intensa actividad de flujo. Aquí, estudiamos la variación en estas características de la señal de flujo a lo largo de casi una década del número de Reynolds (Re) analizando conjuntos de datos adquiridos utilizando sondas de alambre cruzado en miniatura con resolución espacial coincidente. El análisis se facilita mediante el muestreo condicional de la señal basado en el cuadrante (Qi; i = 1-4) y la magnitud del flujo, revelando que la contribución acumulativa fraccionaria de Q4 aumenta a un ritmo mucho más rápido que la de Q2 con Re. Posteriormente, se lleva a cabo una descripción episódica de la señal de flujo, que asocia este rápido aumento en las contribuciones de Q4 con la aparición de eventos de flujo extremos y raros con Re. El mismo conjunto de datos también se utiliza para probar la hipótesis de Townsend sobre los componentes activos e inactivos del flujo de momento, que se obtienen por primera vez implementando una metodología de descomposición basada en estimación estocástica lineal espectral. Mientras que se encuentra que el componente activo es el principal contribuyente al flujo de momento medio, consistente con la hipótesis de Townsend, el componente inactivo se encuentra que es pequeño pero no cero, debido a las interacciones no lineales asociadas con el fenómeno de modulación. Finalmente, se lleva a cabo una descripción episódica de la señal de flujo de momento activa e inactiva para resaltar las características de serie temporal marcadamente diferentes de los dos componentes de flujo. Se encuentra que la señal de flujo inactivo comprende eventos individuales estadísticamente significativos asociados con los cuatro cuadrantes, lo que lleva a una pequeña contribución neta al flujo total.