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Mediciones PIV de flujo turbulento en canal abierto bajo condiciones no restringidas

Autores: Arthur, James K.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Mediciones PIV de flujo turbulento en canal abierto bajo condiciones no restringidas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Canal abierto
Flujo turbulento
Condiciones no restringidas
Velocimetría de imágenes de partículas
Número de Reynolds
Número de Froude

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Muchos estudios sobre el flujo turbulento en canales abiertos se han centrado en condiciones altamente restringidas. Por lo tanto, es bastante convencional considerar estos flujos como completamente desarrollados, totalmente turbulentos y no afectados por las paredes laterales y las perturbaciones de la superficie libre. Sin embargo, muchos fenómenos de flujo en la vida real en cuerpos de agua naturales y canales de drenaje instalados artificialmente no son tan ideales. Este trabajo tiene como objetivo estudiar algunas de estas condiciones no restringidas. Esto se logra mediante el uso de mediciones de velocimetría de imágenes de partículas de un flujo turbulento en desarrollo sobre una pared lisa. Los efectos del flujo probados son valores bajos del número de Reynolds basado en el grosor de momento Re (que varían de 165 a 930), bajo cociente de aspecto AR (que varían de 1.1 a 1.5) y número de Froude Fr (que varían de 0.1 a 0.8). Los resultados muestran que el flujo medio tiene una región interna con una capa logarítmica con una constante de von Kármán de 0.40-0.41, y una constante de ley logarítmica que varía de 5.0 a 6.0. La velocidad de fricción y el coeficiente de fricción de la piel son predecibles utilizando las formulaciones de Fr y Re presentadas en este trabajo. La región externa también se caracteriza por una ubicación de depresión, que es predecible utilizando una ecuación asociada con Re. Las estadísticas de turbulencia de orden superior, por otro lado, muestran rasgos distintivos, como coeficientes de correlación que varían de -0.1 a 0.5. En general, este trabajo demuestra que para las condiciones no restringidas estudiadas, las evaluaciones de fricción asociadas con el esfuerzo cortante de Reynolds y algunas funciones notables de modelado de turbulencia utilizadas en flujos convencionales de canales abiertos son inaplicables.

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