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Investigación Numérica de Capas Límite Oscilatorias Transicionales: Cantidades de Turbulencia

Autores: Baysal, Selman; Kirca, V. S. Ozgur

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Investigación Numérica de Capas Límite Oscilatorias Transicionales: Cantidades de Turbulencia


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Estudio
Puntos turbulentos
Cantidades de turbulencia
Flujo oscilatorio de capa límite
Esfuerzo cortante en el lecho
Características del flujo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio investiga las estructuras de flujo organizadas y las cantidades de turbulencia en un flujo de capa límite oscilatorio transicional sobre un lecho liso utilizando un modelo DNS configurado por el marco de código abierto Nektar++ (v5.2.0). El modelo presente fue validado contra los resultados de un estudio previo que involucraba un mecanismo de transición por bypass en el régimen intermitentemente turbulento. Para desencadenar las perturbaciones iniciales, se colocó un elemento de rugosidad en el lecho y se retiró en el momento en que se observó un tubo de vórtice bidimensional, causado por una inestabilidad de capa de cizallamiento en un punto de inflexión. Luego, se identificaron los puntos turbulentos donde el flujo experimentó fluctuaciones intensas en una capa límite laminar de otro modo, a partir de la distribución de la tensión de cizallamiento en el lecho, que sirvió como un indicador confiable de turbulencia. Estas características de flujo emergieron como el primer signo de la iniciación de la turbulencia. Se seleccionaron varios puntos de medición para seguir las variaciones de la tensión de cizallamiento en el lecho y observar el desarrollo espacial y temporal de los puntos turbulentos a un número de Reynolds de onda baja, Re=1.8x105. Junto con estas observaciones, también se investigaron por primera vez en la literatura las cantidades de turbulencia resueltas en fase a lo largo de ciclos medios sucesivos para entender cómo se desarrolla y se propaga la turbulencia en el dominio del flujo. Los resultados muestran que la turbulencia generada en la región cercana al lecho se vuelve más fuerte en la etapa de desaceleración debido al gradiente de presión adverso y se difunde lejos del lecho durante las fases subsiguientes del flujo de capa límite oscilatorio en desarrollo. Los hallazgos relacionados con las cantidades de turbulencia también indican que la turbulencia evoluciona y se propaga gradualmente en el dominio del fluido en ciclos medios sucesivos.

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