Altura máxima de penetración e velocidad de intrusión de fuentes planas simétricas débiles en fluidos estratificados linealmente
Autores: Inam, Mohammad I.; Lin, Wenxian; Armfield, Steven W.; Khatamifar, Mehdi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Altura máxima de penetración e velocidad de intrusión de fuentes planas simétricas débiles en fluidos estratificados linealmente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Comportamiento del flujo
Fuentes en plano simétrico
Fluidos estratificados linealmente
Altura máxima de penetración de la fuente adimensional
Velocidad de intrusión
Estratificación del fluido ambiente.
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Se estudia numéricamente el comportamiento del flujo de fuentes planas simétricas débiles en fluidos estratificados linealmente mediante simulaciones tridimensionales en un rango de números de Froude (Fr), Reynolds (Re) y estratificación (s). Los dos principales parámetros que describen la caracterización de la fuente son la altura máxima de penetración de la fuente adimensional (zm) y la velocidad de intrusión (uint), que difieren significativamente en diferentes etapas de desarrollo del flujo. Se encontró que la estratificación estabiliza la simetría de las fuentes débiles, lo que hace que la fuente se vuelva asimétrica a un valor de Fr mayor, y zm en la etapa completamente desarrollada continúa aumentando como resultado de la intrusión, que cambia continuamente las características de estratificación del fluido ambiente, y por lo tanto, la fuerza de flotación. La evolución de la intrusión experimenta tres etapas distintas. Tanto Fr como s tienen efectos sobre zm y uint, siendo el efecto de Fr generalmente mayor que el de s. Los impactos generales de Fr y s pueden cuantificarse en términos de Frasb, con a y b variando para diferentes parámetros. Con los resultados numéricos, se producen correlaciones empíricas en términos de Frasb para cada parámetro relevante, que generalmente predicen los resultados muy bien.
Descripción
Se estudia numéricamente el comportamiento del flujo de fuentes planas simétricas débiles en fluidos estratificados linealmente mediante simulaciones tridimensionales en un rango de números de Froude (Fr), Reynolds (Re) y estratificación (s). Los dos principales parámetros que describen la caracterización de la fuente son la altura máxima de penetración de la fuente adimensional (zm) y la velocidad de intrusión (uint), que difieren significativamente en diferentes etapas de desarrollo del flujo. Se encontró que la estratificación estabiliza la simetría de las fuentes débiles, lo que hace que la fuente se vuelva asimétrica a un valor de Fr mayor, y zm en la etapa completamente desarrollada continúa aumentando como resultado de la intrusión, que cambia continuamente las características de estratificación del fluido ambiente, y por lo tanto, la fuerza de flotación. La evolución de la intrusión experimenta tres etapas distintas. Tanto Fr como s tienen efectos sobre zm y uint, siendo el efecto de Fr generalmente mayor que el de s. Los impactos generales de Fr y s pueden cuantificarse en términos de Frasb, con a y b variando para diferentes parámetros. Con los resultados numéricos, se producen correlaciones empíricas en términos de Frasb para cada parámetro relevante, que generalmente predicen los resultados muy bien.