La respuesta del flujo turbulento en un canal a un movimiento de pared tipo onda estacionaria
Autores: Brockhaus, Matthew; Sescu, Adrian; Morrison, Jonathan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La respuesta del flujo turbulento en un canal a un movimiento de pared tipo onda estacionaria
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Deformaciones de pared
Turbulencia de pared
Estrategias de control de flujo
Resistencia por fricción
Deformaciones dinámicas de pared
Estadísticas turbulentas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El efecto de las deformaciones de la pared en la turbulencia de la pared es un tema de fundamental importancia para el avance de las estrategias de control de flujo destinadas a reducir la resistencia por fricción. Las deformaciones dinámicas de la pared en forma de oscilaciones normales a la pared o en el plano representan un área que aún no se ha explorado completamente y que puede abrir un nuevo ámbito de estrategias de control de la resistencia, así como proporcionar nuevas perspectivas sobre la estructura de la turbulencia de la pared. En este estudio, presentamos varios resultados de simulaciones numéricas directas destinadas a comprender la respuesta de la turbulencia de la pared al movimiento de la pared en forma de onda estacionaria, dispuestas en un patrón de tablero de ajedrez. Más específicamente, aquí nos enfocamos en un flujo turbulento en un canal de bajo número de Reynolds, con deformaciones dinámicas de la pared en forma de onda estacionaria en ambas paredes, superior e inferior, con parametrizaciones en términos de la frecuencia de las oscilaciones, altura de rugosidad y separación. Cuantificamos el efecto que este tipo de movimiento de la pared puede tener en la resistencia por fricción, varias estadísticas turbulentas y estructuras de flujo turbulento. Además, aprovechando la periodicidad y la simetría del flujo, se introduce un procedimiento mejorado de promediado por fase, que mejora la suavidad de los datos. Los resultados muestran que este tipo de deflexión dinámica de la pared puede tener un efecto significativo en el flujo turbulento en proximidad a la pared, y que la variación de los números de onda espaciales de las deflexiones de la pared puede hacer una gran diferencia. Se observó una ligera reducción total de la resistencia, del orden del 2%, para algunas combinaciones de números de onda y frecuencias, especialmente para el caso de mayor número de onda en la dirección del flujo.
Descripción
El efecto de las deformaciones de la pared en la turbulencia de la pared es un tema de fundamental importancia para el avance de las estrategias de control de flujo destinadas a reducir la resistencia por fricción. Las deformaciones dinámicas de la pared en forma de oscilaciones normales a la pared o en el plano representan un área que aún no se ha explorado completamente y que puede abrir un nuevo ámbito de estrategias de control de la resistencia, así como proporcionar nuevas perspectivas sobre la estructura de la turbulencia de la pared. En este estudio, presentamos varios resultados de simulaciones numéricas directas destinadas a comprender la respuesta de la turbulencia de la pared al movimiento de la pared en forma de onda estacionaria, dispuestas en un patrón de tablero de ajedrez. Más específicamente, aquí nos enfocamos en un flujo turbulento en un canal de bajo número de Reynolds, con deformaciones dinámicas de la pared en forma de onda estacionaria en ambas paredes, superior e inferior, con parametrizaciones en términos de la frecuencia de las oscilaciones, altura de rugosidad y separación. Cuantificamos el efecto que este tipo de movimiento de la pared puede tener en la resistencia por fricción, varias estadísticas turbulentas y estructuras de flujo turbulento. Además, aprovechando la periodicidad y la simetría del flujo, se introduce un procedimiento mejorado de promediado por fase, que mejora la suavidad de los datos. Los resultados muestran que este tipo de deflexión dinámica de la pared puede tener un efecto significativo en el flujo turbulento en proximidad a la pared, y que la variación de los números de onda espaciales de las deflexiones de la pared puede hacer una gran diferencia. Se observó una ligera reducción total de la resistencia, del orden del 2%, para algunas combinaciones de números de onda y frecuencias, especialmente para el caso de mayor número de onda en la dirección del flujo.