Simulación Numérica Directa de Gotas de Agua en Flujo Turbulento
Autores: Ren, Weibo; Reutzsch, Jonathan; Weigand, Bernhard
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Simulación Numérica Directa de Gotas de Agua en Flujo Turbulento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Gotas de lluvia
Turbulencia
Velocidad terminal
Gotas
Flujo turbulento
Flujo de estela
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los detalles sobre las velocidades de caída de las gotas de lluvia son esenciales tanto en aplicaciones como en eventos naturales, como la recuperación de la tasa de lluvia y la erosión del suelo. Aquí, examinamos la influencia de la turbulencia en la velocidad terminal de dos gotas de agua de diferentes tamaños. Por primera vez, se realizan cálculos de gotas en entornos turbulentos con un código de simulación numérica directa basado en un método de volumen de fluido. Se capturan tanto la deformación de la superficie de la gota como la circulación interna. Se varían la intensidad de la turbulencia en el área de entrada, así como la escala de longitud de la turbulencia. En flujo turbulento, encontramos una disminución en las velocidades terminales para ambas gotas. Basado en el estudio de las características del flujo de estela y la deformación de la superficie de la gota, se encuentra que la disminución de la velocidad terminal está directamente relacionada con un acortamiento de la región de recirculación de la estela, resultante de un aumento más temprano y drástico en la energía cinética de la turbulencia en la capa de cizallamiento. Los entornos turbulentos provocan aumentos sustanciales en la amplitud de la relación de ejes de la gota y un ligero aumento en la frecuencia de oscilación de la gota, pero apenas influyen en la longitud media del eje de la gota.
Descripción
Los detalles sobre las velocidades de caída de las gotas de lluvia son esenciales tanto en aplicaciones como en eventos naturales, como la recuperación de la tasa de lluvia y la erosión del suelo. Aquí, examinamos la influencia de la turbulencia en la velocidad terminal de dos gotas de agua de diferentes tamaños. Por primera vez, se realizan cálculos de gotas en entornos turbulentos con un código de simulación numérica directa basado en un método de volumen de fluido. Se capturan tanto la deformación de la superficie de la gota como la circulación interna. Se varían la intensidad de la turbulencia en el área de entrada, así como la escala de longitud de la turbulencia. En flujo turbulento, encontramos una disminución en las velocidades terminales para ambas gotas. Basado en el estudio de las características del flujo de estela y la deformación de la superficie de la gota, se encuentra que la disminución de la velocidad terminal está directamente relacionada con un acortamiento de la región de recirculación de la estela, resultante de un aumento más temprano y drástico en la energía cinética de la turbulencia en la capa de cizallamiento. Los entornos turbulentos provocan aumentos sustanciales en la amplitud de la relación de ejes de la gota y un ligero aumento en la frecuencia de oscilación de la gota, pero apenas influyen en la longitud media del eje de la gota.