Estadísticas Lagrangianas de Transferencia de Calor en Turbulencia Homogénea Impulsada por Convección Boussinesq
Autores: Pratt, Jane; Busse, Angela; Müller, Wolf-Christian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Estadísticas Lagrangianas de Transferencia de Calor en Turbulencia Homogénea Impulsada por Convección Boussinesq
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Calor
Sistema de convección
Número de Nusselt
Flujos turbulentos
Estructura de calor lagrangiana
Simulaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El movimiento del calor en un sistema de convección se describe típicamente mediante el número de Nusselt no dimensional, que implica un promedio tanto en el espacio como en el tiempo. En simulaciones numéricas directas de flujos turbulentos, hay una variación considerable en las contribuciones al número de Nusselt, tanto debido a variaciones espaciales locales causadas por plumas como por la intermitencia en el tiempo. Desarrollamos un enfoque estadístico para describir de manera más completa la estructura de la transferencia de calor, utilizando una distancia de salida extraída de partículas trazadoras lagrangianas, que llamamos la estructura de calor lagrangiana. En una comparación entre simulaciones de turbulencia homogénea impulsada por convección de Boussinesq, la estructura de calor lagrangiana revela un carácter no gaussiano significativo, así como una clara tendencia con el número de Prandtl y el número de Rayleigh. Esto tiene implicaciones alentadoras para las simulaciones realizadas con el objetivo de comprender la convección turbulenta en entornos naturales como la atmósfera y los océanos de la Tierra, así como en dínamos planetarios y estelares.
Descripción
El movimiento del calor en un sistema de convección se describe típicamente mediante el número de Nusselt no dimensional, que implica un promedio tanto en el espacio como en el tiempo. En simulaciones numéricas directas de flujos turbulentos, hay una variación considerable en las contribuciones al número de Nusselt, tanto debido a variaciones espaciales locales causadas por plumas como por la intermitencia en el tiempo. Desarrollamos un enfoque estadístico para describir de manera más completa la estructura de la transferencia de calor, utilizando una distancia de salida extraída de partículas trazadoras lagrangianas, que llamamos la estructura de calor lagrangiana. En una comparación entre simulaciones de turbulencia homogénea impulsada por convección de Boussinesq, la estructura de calor lagrangiana revela un carácter no gaussiano significativo, así como una clara tendencia con el número de Prandtl y el número de Rayleigh. Esto tiene implicaciones alentadoras para las simulaciones realizadas con el objetivo de comprender la convección turbulenta en entornos naturales como la atmósfera y los océanos de la Tierra, así como en dínamos planetarios y estelares.