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Objetivo Liutex de Datos de Flujo Medidos en un Marco No Inercial

Autores: Yu, Yifei; Alvarez, Oscar; Liu, Chaoqun

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Objetivo Liutex de Datos de Flujo Medidos en un Marco No Inercial


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Identificación de vórtices
Objetivo
Velocidad angular
Liutex
Punto de referencia
Marco inercial

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 7

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La objetividad es un requisito fundamental para la identificación de vórtices, asegurando que las estructuras de vórtice observadas permanezcan invariantes bajo cambios en el marco de referencia. Sin embargo, aunque la mayoría de los métodos convencionales de identificación de vórtices, incluido Liutex, son invariantes galileanos, no son objetivos. Dado que el movimiento acelerado del observador no afecta el tensor de gradiente de velocidad en un instante de tiempo, el movimiento rotacional solo se considera para el marco no inercial. Este artículo propone un método para recuperar la velocidad angular de un observador en rotación directamente a partir de datos del campo de flujo medidos en el marco rotatorio. El enfoque explota la observación de que, en un marco inercial, los puntos de vorticidad cero tienden a dominar la región con una vorticidad no nula casi idéntica en el sistema de coordenadas no inercial del observador. Al identificar la vorticidad que ocurre con mayor frecuencia dentro del dominio, se puede determinar de manera única la velocidad angular del observador, lo que permite la reconstrucción del tensor de gradiente de velocidad objetivo y, en consecuencia, del Liutex objetivo. El problema clave es encontrar un punto de referencia (RP). El RP debe tener vorticidad cero en el sistema de coordenadas inercial, y entonces el RP tendrá la misma velocidad angular que el observador. El RP se puede encontrar comparando la vorticidad de todos los puntos en el dominio computacional y el RP corresponderá al vector de vorticidad con el porcentaje más alto en el sistema de coordenadas no inercial. El método propuesto se valida utilizando datos de DNS de la transición de la capa límite sobre una placa plana con una velocidad angular impuesta artificialmente. La velocidad angular recuperada coincide estrechamente con el valor verdadero dentro de un margen de error aceptable. Además, el Liutex objetivo reconstruido a partir de los datos del marco rotatorio es visualmente indistinguible del Liutex del marco inercial original. Estos resultados demuestran que el método proporciona una forma simple y precisa de restaurar la objetividad para Liutex y otras técnicas de identificación de vórtices. El Liutex objetivo será igual al Liutex original en un sistema de coordenadas inercial cuando el observador no tenga movimiento rotacional.

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