Correlación entre características de velocidad en dirección de flujo a gran escala y la altura de vórtices coherentes en una capa límite turbulenta
Autores: Shrivastava, Shaurya; Saxton-Fox, Theresa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Correlación entre características de velocidad en dirección de flujo a gran escala y la altura de vórtices coherentes en una capa límite turbulenta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Organización
Vórtices coherentes
Capa límite turbulenta
Velocidad a lo largo del flujo
Método de Descomposición Triple
Gran escala
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se investigó la organización preferencial de vórtices coherentes en una capa límite turbulenta en relación con características locales de velocidad a gran escala en la dirección del flujo. Se identificaron vórtices coherentes en la región de estela utilizando el Método de Decomposición Triple (propuesto originalmente por Kolá) a partir de datos de velocimetría de imágenes de partículas (PIV) de una capa límite turbulenta canónica. Se utilizaron dos enfoques diferentes, basados en promedios condicionales y análisis estadístico cuantitativo, para analizar los datos. El campo de velocidad a gran escala en la dirección del flujo se promedió condicionalmente primero en la altura de los vórtices coherentes detectados y se observó un cambio en el signo de la velocidad fluctuante promedio a gran escala dependiendo de la altura del núcleo del vórtice. Luego se definió un coeficiente de correlación para cuantificar esta relación entre la altura de los vórtices coherentes y la velocidad fluctuante a gran escala local. Ambos resultados indicaron una fuerte correlación negativa en la región de estela de la capa límite entre la altura del vórtice y la velocidad a gran escala. También se estudió la relación entre la altura del vórtice y los isocontornos de velocidad a gran escala completa, y se propuso un modelo conceptual basado en los hallazgos del estudio. Los resultados sirvieron para relacionar el modelo de vórtice de horquilla de Adrian et al. con los resultados de interacción de escalas reportados por Mathis et al., y Chung y McKeon.
Descripción
Se investigó la organización preferencial de vórtices coherentes en una capa límite turbulenta en relación con características locales de velocidad a gran escala en la dirección del flujo. Se identificaron vórtices coherentes en la región de estela utilizando el Método de Decomposición Triple (propuesto originalmente por Kolá) a partir de datos de velocimetría de imágenes de partículas (PIV) de una capa límite turbulenta canónica. Se utilizaron dos enfoques diferentes, basados en promedios condicionales y análisis estadístico cuantitativo, para analizar los datos. El campo de velocidad a gran escala en la dirección del flujo se promedió condicionalmente primero en la altura de los vórtices coherentes detectados y se observó un cambio en el signo de la velocidad fluctuante promedio a gran escala dependiendo de la altura del núcleo del vórtice. Luego se definió un coeficiente de correlación para cuantificar esta relación entre la altura de los vórtices coherentes y la velocidad fluctuante a gran escala local. Ambos resultados indicaron una fuerte correlación negativa en la región de estela de la capa límite entre la altura del vórtice y la velocidad a gran escala. También se estudió la relación entre la altura del vórtice y los isocontornos de velocidad a gran escala completa, y se propuso un modelo conceptual basado en los hallazgos del estudio. Los resultados sirvieron para relacionar el modelo de vórtice de horquilla de Adrian et al. con los resultados de interacción de escalas reportados por Mathis et al., y Chung y McKeon.