Influencia de las Perturbaciones Cruzadas en la Inestabilidad Turbulenta de Kelvin-Helmholtz
Autores: Sementilli, Mae; Zangeneh, Rozie; Chen, James
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Influencia de las Perturbaciones Cruzadas en la Inestabilidad Turbulenta de Kelvin-Helmholtz
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Inestabilidad de Kelvin-Helmholtz
Flujo turbulento
Perturbación cruzada
Capas de mezcla
Simulación numérica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz ha sido estudiada extensamente en 2D. Este estudio intenta abordar la influencia del flujo turbulento y la perturbación cruzada en la tasa de crecimiento de la inestabilidad y el desarrollo de capas de mezcla en 3D mediante simulación numérica directa. Se consideran dos gases perfectos como fluidos de trabajo que se mueven como corrientes opuestas, induciendo inestabilidad de cizallamiento en la interfaz entre los fluidos y resultando en inestabilidad de Kelvin-Helmholtz. Los resultados muestran que la perturbación cruzada afecta la inestabilidad al aumentar el crecimiento de la amplitud, mientras que añadir turbulencia tiene casi ningún efecto en el crecimiento de la amplitud. Además, al aumentar la intensidad de la turbulencia, se puede observar una presencia más distinta del flujo interno en la capa de mezcla de las dos fases, y la presencia de turbulencia expande significativamente el rango de movimiento de alta frecuencia debido a las estructuras turbulentas. Los resultados proporcionan una base para que los fenómenos de Kelvin-Helmholtz en 3D sean investigados más a fondo utilizando simulación numérica para modelado predictivo, más allá del uso de modelos teóricos simplificados en 2D.
Descripción
La inestabilidad de Kelvin-Helmholtz ha sido estudiada extensamente en 2D. Este estudio intenta abordar la influencia del flujo turbulento y la perturbación cruzada en la tasa de crecimiento de la inestabilidad y el desarrollo de capas de mezcla en 3D mediante simulación numérica directa. Se consideran dos gases perfectos como fluidos de trabajo que se mueven como corrientes opuestas, induciendo inestabilidad de cizallamiento en la interfaz entre los fluidos y resultando en inestabilidad de Kelvin-Helmholtz. Los resultados muestran que la perturbación cruzada afecta la inestabilidad al aumentar el crecimiento de la amplitud, mientras que añadir turbulencia tiene casi ningún efecto en el crecimiento de la amplitud. Además, al aumentar la intensidad de la turbulencia, se puede observar una presencia más distinta del flujo interno en la capa de mezcla de las dos fases, y la presencia de turbulencia expande significativamente el rango de movimiento de alta frecuencia debido a las estructuras turbulentas. Los resultados proporcionan una base para que los fenómenos de Kelvin-Helmholtz en 3D sean investigados más a fondo utilizando simulación numérica para modelado predictivo, más allá del uso de modelos teóricos simplificados en 2D.