Sobre las características del flujo supercrítico detrás de un cilindro circular
Autores: Rodriguez, Ivette; Lehmkuhl, Oriol
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Sobre las características del flujo supercrítico detrás de un cilindro circular
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Despertar
Cilindro circular
Número de Reynolds supercrítico
Simulaciones de grandes remolinos
Estadísticas turbulentas
Frecuencia de desprendimiento de vórtices
Licencia
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La topología del flujo del vórtice detrás de un cilindro circular a un número de Reynolds supercrítico de Re=7.2x10^5 se investiga mediante simulaciones de grandes remolinos. A pesar de los numerosos trabajos de investigación sobre cilindros circulares, no hay estudios que aborden las principales características y la topología del vórtice cercano en el régimen supercrítico. Así, el presente trabajo intenta llenar el vacío en la literatura y contribuir al análisis tanto del vórtice no estacionario como de las estadísticas turbulentas del flujo. Se encuentra que, aunque el vórtice es simétrico y conserva rasgos similares a los observados en el régimen subcrítico, como la típica configuración en dos lóbulos en la zona de formación de vórtices, también se observan diferencias importantes. Debido a la separación retrasada del flujo y la transición a la turbulencia en la capa límite adjunta, los esfuerzos de Reynolds alcanzan su punto máximo en las capas de cizallamiento desprendidas cerca del punto de separación. También se investiga el flujo medio no estacionario y se identifican puntos críticos topológicos en la zona de formación de vórtices y el vórtice cercano. Finalmente, se realiza un análisis tiempo-frecuencia mediante wavelets. El estudio muestra que, además de la frecuencia de desprendimiento de vórtices, la aparición de inestabilidades que desencadenan la transición a la turbulencia ocurre de manera intermitente en la capa límite adjunta y se registra como un fenómeno de intensidad variable en el tiempo.
Descripción
La topología del flujo del vórtice detrás de un cilindro circular a un número de Reynolds supercrítico de Re=7.2x10^5 se investiga mediante simulaciones de grandes remolinos. A pesar de los numerosos trabajos de investigación sobre cilindros circulares, no hay estudios que aborden las principales características y la topología del vórtice cercano en el régimen supercrítico. Así, el presente trabajo intenta llenar el vacío en la literatura y contribuir al análisis tanto del vórtice no estacionario como de las estadísticas turbulentas del flujo. Se encuentra que, aunque el vórtice es simétrico y conserva rasgos similares a los observados en el régimen subcrítico, como la típica configuración en dos lóbulos en la zona de formación de vórtices, también se observan diferencias importantes. Debido a la separación retrasada del flujo y la transición a la turbulencia en la capa límite adjunta, los esfuerzos de Reynolds alcanzan su punto máximo en las capas de cizallamiento desprendidas cerca del punto de separación. También se investiga el flujo medio no estacionario y se identifican puntos críticos topológicos en la zona de formación de vórtices y el vórtice cercano. Finalmente, se realiza un análisis tiempo-frecuencia mediante wavelets. El estudio muestra que, además de la frecuencia de desprendimiento de vórtices, la aparición de inestabilidades que desencadenan la transición a la turbulencia ocurre de manera intermitente en la capa límite adjunta y se registra como un fenómeno de intensidad variable en el tiempo.