Estudio Experimental sobre la Evolución de Energía de la Estructura Coherente en el Vórtice Turbulento Cercano a un Cilindro Circular
Autores: Lin, Tzu-Hsun; Chang, Keh-Chin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Estudio Experimental sobre la Evolución de Energía de la Estructura Coherente en el Vórtice Turbulento Cercano a un Cilindro Circular
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Evolución
Estructura coherente
Contribución de energía
Estela
Números de Reynolds
Vórtices
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La evolución de una estructura coherente en un vórtice cilíndrico se estudió a través de la observación de su contribución energética al campo de flujo. Se realizó un análisis utilizando la descomposición ortogonal adecuada en los datos de PIV medidos en dos números de Reynolds (Re) de 3840 y 9440. La estructura coherente se identificó al verificar el espectro de potencia de Fourier para cada coeficiente de modo temporal y seleccionar aquellos cuyos picos de magnitud eran mayores que la menor magnitud de la familia de frecuencias armónicas identificadas como los movimientos organizados a gran escala. La contribución energética de la estructura coherente depende significativamente de Re. La evolución de la contribución energética de la estructura coherente exhibe una tendencia de decaimiento monótono al moverse río abajo. La estructura coherente contiene principalmente los vórtices de Kármán en el vórtice cercano. El peso de la contribución de los vórtices secundarios aumenta gradualmente, junto con la distancia en la dirección del flujo, excepto en las subregiones más cercanas al frente para el caso de Re = 9440. La contribución energética de los vórtices secundarios inmediatamente detrás del cilindro (x/d = 0.5-5.5) fue del 30% para Re = 9440, en comparación con <1% para Re = 3840, pero decayó rápidamente al valor de <10% en los subrangos río abajo.
Descripción
La evolución de una estructura coherente en un vórtice cilíndrico se estudió a través de la observación de su contribución energética al campo de flujo. Se realizó un análisis utilizando la descomposición ortogonal adecuada en los datos de PIV medidos en dos números de Reynolds (Re) de 3840 y 9440. La estructura coherente se identificó al verificar el espectro de potencia de Fourier para cada coeficiente de modo temporal y seleccionar aquellos cuyos picos de magnitud eran mayores que la menor magnitud de la familia de frecuencias armónicas identificadas como los movimientos organizados a gran escala. La contribución energética de la estructura coherente depende significativamente de Re. La evolución de la contribución energética de la estructura coherente exhibe una tendencia de decaimiento monótono al moverse río abajo. La estructura coherente contiene principalmente los vórtices de Kármán en el vórtice cercano. El peso de la contribución de los vórtices secundarios aumenta gradualmente, junto con la distancia en la dirección del flujo, excepto en las subregiones más cercanas al frente para el caso de Re = 9440. La contribución energética de los vórtices secundarios inmediatamente detrás del cilindro (x/d = 0.5-5.5) fue del 30% para Re = 9440, en comparación con <1% para Re = 3840, pero decayó rápidamente al valor de <10% en los subrangos río abajo.