Simulaciones numéricas del transporte escalar en superficies rugosas
Autores: Hantsis, Zvi; Piomelli, Ugo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulaciones numéricas del transporte escalar en superficies rugosas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulaciones numéricas
Escalares pasivos
Superficies rugosas
Subcapa de rugosidad
Estadísticas escalares
Campo escalar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las simulaciones numéricas proporcionan acceso sin restricciones a los detalles del flujo donde las mediciones experimentales son difíciles de obtener. Este artículo resume el progreso logrado en el estudio de escalas pasivas en flujos sobre superficies rugosas gracias a simulaciones numéricas recientes. La similitud de Townsend se aplica a varias estadísticas escalares, lo que implica que las diferencias debidas a la rugosidad están limitadas a la subcapa de rugosidad (RSL). El campo escalar exhibe una subcapa difusiva que se ajusta cada vez más a la superficie rugosa a medida que ks+ o Pr aumentan. El flujo escalar en la pared se ve potenciado en las pendientes de barlovento de la rugosidad, donde la analogía entre momento y escalar se mantiene bien; sin embargo, los campos de momento y escalar tienen comportamientos muy diferentes a sotavento de los elementos de rugosidad, debido a la recirculación, que reduce el flujo escalar en la pared. La rugosidad causa la ruptura de la analogía de Reynolds: cualquier aumento en St va acompañado de un mayor aumento en cf. Se observa una tendencia a aplanarse para la función de rugosidad escalar, +, a medida que ks+ aumenta, lo que sugiere la posibilidad de un régimen escalar completamente rugoso, diferente del de velocidad. La producción inducida por la forma (FI) de fluctuaciones escalares se vuelve dominante dentro de la RSL y es significativamente diferente de la producción FI de energía cinética turbulenta, resultando en diferencias notables entre las fluctuaciones escalares y las de velocidad. Varias preguntas clave permanecen abiertas, en particular respecto a la existencia de un régimen escalar completamente rugoso y sus características. Con el aumento de Re y Pr, varias cantidades como la función de rugosidad escalar, los flujos dispersivos, el flujo FI en la pared, etc., parecen tender hacia la saturación. Sin embargo, el rango limitado de Re y Pr alcanzado por las simulaciones numéricas solo nos permite especular sobre tal comportamiento asintótico. Más allá de extender el rango de Re y Pr, se necesita una cobertura sistemática de diferentes tipos y topologías de rugosidad, ya que el escalar parece seguir siendo sensible a los detalles geométricos.
Descripción
Las simulaciones numéricas proporcionan acceso sin restricciones a los detalles del flujo donde las mediciones experimentales son difíciles de obtener. Este artículo resume el progreso logrado en el estudio de escalas pasivas en flujos sobre superficies rugosas gracias a simulaciones numéricas recientes. La similitud de Townsend se aplica a varias estadísticas escalares, lo que implica que las diferencias debidas a la rugosidad están limitadas a la subcapa de rugosidad (RSL). El campo escalar exhibe una subcapa difusiva que se ajusta cada vez más a la superficie rugosa a medida que ks+ o Pr aumentan. El flujo escalar en la pared se ve potenciado en las pendientes de barlovento de la rugosidad, donde la analogía entre momento y escalar se mantiene bien; sin embargo, los campos de momento y escalar tienen comportamientos muy diferentes a sotavento de los elementos de rugosidad, debido a la recirculación, que reduce el flujo escalar en la pared. La rugosidad causa la ruptura de la analogía de Reynolds: cualquier aumento en St va acompañado de un mayor aumento en cf. Se observa una tendencia a aplanarse para la función de rugosidad escalar, +, a medida que ks+ aumenta, lo que sugiere la posibilidad de un régimen escalar completamente rugoso, diferente del de velocidad. La producción inducida por la forma (FI) de fluctuaciones escalares se vuelve dominante dentro de la RSL y es significativamente diferente de la producción FI de energía cinética turbulenta, resultando en diferencias notables entre las fluctuaciones escalares y las de velocidad. Varias preguntas clave permanecen abiertas, en particular respecto a la existencia de un régimen escalar completamente rugoso y sus características. Con el aumento de Re y Pr, varias cantidades como la función de rugosidad escalar, los flujos dispersivos, el flujo FI en la pared, etc., parecen tender hacia la saturación. Sin embargo, el rango limitado de Re y Pr alcanzado por las simulaciones numéricas solo nos permite especular sobre tal comportamiento asintótico. Más allá de extender el rango de Re y Pr, se necesita una cobertura sistemática de diferentes tipos y topologías de rugosidad, ya que el escalar parece seguir siendo sensible a los detalles geométricos.