Modelado Lagrangiano de la Dispersión Turbulenta desde Fuentes Puntuales Instantáneas en el Centro de un Canal de Flujo Turbulento
Autores: Nguyen, Quoc; Feher, Samuel E.; Papavassiliou, Dimitrios V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Modelado Lagrangiano de la Dispersión Turbulenta desde Fuentes Puntuales Instantáneas en el Centro de un Canal de Flujo Turbulento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulación
Modelado
Dispersión
Flujo turbulento
Métodos lagrangianos
Números de Prandtl
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El artículo se centra en la simulación y modelado de la dispersión de una fuente instantánea de calor o masa ubicada en el centro de un canal de flujo turbulento. El flujo se modela con una simulación numérica directa, y la dispersión se modela con métodos lagrangianos basados en el seguimiento de escalares lagrangianos (LST). La técnica LST permite la simulación de fuentes escalares que abarcan un rango de números de Prandtl o Schmidt que cubren órdenes de magnitud. Se rastrean las trayectorias de marcadores individuales de calor o masa, generando una función de distribución de probabilidad que describe el comportamiento de fuentes puntuales instantáneas de un escalar en el campo turbulento. Se examina el efecto del número de Prandtl o Schmidt en la dispersión turbulenta, con énfasis en el patrón de dispersión. Se presentan resultados para números de Prandtl o Schmidt entre 0.1 y 15,000. Para una fuente instantánea en el centro del canal, se encuentra que hay dos zonas de desarrollo de nubes: una donde la difusión molecular juega un papel en tiempos muy pequeños (etapa temprana de la dispersión) y otra donde domina la convección turbulenta. Se encuentra que la asfericidad de la nube de marcadores escalares aumenta de manera monótona, en contraste con los resultados publicados para turbulencia isotrópica y homogénea, donde la asfericidad alcanza un máximo.
Descripción
El artículo se centra en la simulación y modelado de la dispersión de una fuente instantánea de calor o masa ubicada en el centro de un canal de flujo turbulento. El flujo se modela con una simulación numérica directa, y la dispersión se modela con métodos lagrangianos basados en el seguimiento de escalares lagrangianos (LST). La técnica LST permite la simulación de fuentes escalares que abarcan un rango de números de Prandtl o Schmidt que cubren órdenes de magnitud. Se rastrean las trayectorias de marcadores individuales de calor o masa, generando una función de distribución de probabilidad que describe el comportamiento de fuentes puntuales instantáneas de un escalar en el campo turbulento. Se examina el efecto del número de Prandtl o Schmidt en la dispersión turbulenta, con énfasis en el patrón de dispersión. Se presentan resultados para números de Prandtl o Schmidt entre 0.1 y 15,000. Para una fuente instantánea en el centro del canal, se encuentra que hay dos zonas de desarrollo de nubes: una donde la difusión molecular juega un papel en tiempos muy pequeños (etapa temprana de la dispersión) y otra donde domina la convección turbulenta. Se encuentra que la asfericidad de la nube de marcadores escalares aumenta de manera monótona, en contraste con los resultados publicados para turbulencia isotrópica y homogénea, donde la asfericidad alcanza un máximo.