Hacia la reconstrucción de campos de flujo complejos utilizando flujos unitarios
Autores: Kristo, Paul J.; Kimber, Mark L.; Girimaji, Sharath S.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Hacia la reconstrucción de campos de flujo complejos utilizando flujos unitarios
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujos complejos
Estructuras coherentes
Estructuras de flujo unitario
Turbulencia
Superposición
Reducción dimensional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Muchos flujos turbulentos complejos en la naturaleza y la ingeniería pueden considerarse cualitativamente como constituidos por múltiples flujos unitarios más simples. El objetivo de este trabajo es caracterizar las estructuras coherentes en tales flujos complejos como una combinación de estructuras de flujo unitario constituyentes con el propósito de representación de orden reducido. Si bien la turbulencia es claramente un fenómeno no lineal, nuestro objetivo es establecer el grado en que la superposición óptimamente ponderada de estructuras de flujo unitario puede representar las estructuras de flujo complejas. La razón para investigar tal superposición proviene del hecho de que las estructuras coherentes a gran escala son generadas por inestabilidades de flujo subyacentes que pueden describirse razonablemente utilizando análisis lineales. Claramente, el grado de validez de la superposición dependerá del flujo en consideración. En este trabajo, damos el primer paso hacia el establecimiento de un procedimiento para investigar la superposición. Se utilizan datos experimentales de chorros en tándem simples y triples en flujo cruzado para demostrar el procedimiento. Se genera un campo de flujo de chorro tándem triple compuesto a partir de la superposición óptima de datos de chorro simple y se compara con datos de chorro triple "verdaderos". Se realizan comparaciones directas entre los campos verdaderos y compuestos en términos de contenido espacial, temporal y de energía cinética. Las características a gran escala (obtenidas a partir de la descomposición ortogonal adecuada o POD) de los estelas de chorro tándem verdaderas y compuestas exhiben casi un 70% de acuerdo en términos de correlación de vectores propios modales. Los valores propios correspondientes revelan que la energía cinética del flujo también se emula con solo una ligera sobrepredicción. También se examinan las características de frecuencia temporal en un esfuerzo por caracterizar completamente los modos de POD. El método propuesto sirve como base para una reducción dimensional más rigurosa y robusta en flujos complejos basada en modos de flujo unitario.
Descripción
Muchos flujos turbulentos complejos en la naturaleza y la ingeniería pueden considerarse cualitativamente como constituidos por múltiples flujos unitarios más simples. El objetivo de este trabajo es caracterizar las estructuras coherentes en tales flujos complejos como una combinación de estructuras de flujo unitario constituyentes con el propósito de representación de orden reducido. Si bien la turbulencia es claramente un fenómeno no lineal, nuestro objetivo es establecer el grado en que la superposición óptimamente ponderada de estructuras de flujo unitario puede representar las estructuras de flujo complejas. La razón para investigar tal superposición proviene del hecho de que las estructuras coherentes a gran escala son generadas por inestabilidades de flujo subyacentes que pueden describirse razonablemente utilizando análisis lineales. Claramente, el grado de validez de la superposición dependerá del flujo en consideración. En este trabajo, damos el primer paso hacia el establecimiento de un procedimiento para investigar la superposición. Se utilizan datos experimentales de chorros en tándem simples y triples en flujo cruzado para demostrar el procedimiento. Se genera un campo de flujo de chorro tándem triple compuesto a partir de la superposición óptima de datos de chorro simple y se compara con datos de chorro triple "verdaderos". Se realizan comparaciones directas entre los campos verdaderos y compuestos en términos de contenido espacial, temporal y de energía cinética. Las características a gran escala (obtenidas a partir de la descomposición ortogonal adecuada o POD) de los estelas de chorro tándem verdaderas y compuestas exhiben casi un 70% de acuerdo en términos de correlación de vectores propios modales. Los valores propios correspondientes revelan que la energía cinética del flujo también se emula con solo una ligera sobrepredicción. También se examinan las características de frecuencia temporal en un esfuerzo por caracterizar completamente los modos de POD. El método propuesto sirve como base para una reducción dimensional más rigurosa y robusta en flujos complejos basada en modos de flujo unitario.