Organización Espacial y Energética de Estructuras Coherentes en Canales Turbulentos de Couette-Poiseuille
Autores: Gandía-Barberá, Sergio; Hoyas, Sergio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Organización Espacial y Energética de Estructuras Coherentes en Canales Turbulentos de Couette-Poiseuille
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estructuras coherentes
Turbulencia confinada por paredes
Momento
Energía
Cantidades escalares
Tensión de Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
Las estructuras coherentes juegan un papel fundamental en la turbulencia confinada por paredes, sirviendo como portadoras principales de momento, energía y cantidades escalares a través del flujo. Este estudio examina las estructuras coherentes, específicamente las rachas en la dirección del flujo y las regiones de intenso estrés de Reynolds (estructuras Q), dentro de un nuevo conjunto de datos de DNS que captura una transición escalonada de flujo de Poiseuille puro a flujo de Couette puro a Re~250, basado en la pared estacionaria. Las estructuras se identifican utilizando un algoritmo de percolación para asegurar límites bien definidos, seguido de un agrupamiento tridimensional en coordenadas cartesianas. Se clasifican además como unidas a la pared o separadas de la pared según su proximidad a las paredes del dominio. Las estructuras de intenso estrés de Reynolds se categorizan en cuadrantes de acuerdo con los signos de sus componentes de velocidad promedio. Las propiedades estadísticas de estas estructuras, que abarcan características geométricas, contenido de energía y distribución espacial, se analizan a fondo. Se hace especial énfasis en cómo estas propiedades evolucionan a lo largo de la transición de flujo de Poiseuille a flujo de Couette. Los resultados revelan que el aumento del corte medio en casos similares a Couette influye significativamente en el contenido de energía y la distribución espacial de las estructuras, mientras que sus características geométricas permanecen relativamente consistentes a través del conjunto de datos. Esta distribución espacial está estrechamente vinculada a las estructuras a gran escala del componente de velocidad en la dirección del flujo en el flujo de Couette, confirmando que estas estructuras son características físicas genuinas y no artefactos artificiales del flujo.
Descripción
Las estructuras coherentes juegan un papel fundamental en la turbulencia confinada por paredes, sirviendo como portadoras principales de momento, energía y cantidades escalares a través del flujo. Este estudio examina las estructuras coherentes, específicamente las rachas en la dirección del flujo y las regiones de intenso estrés de Reynolds (estructuras Q), dentro de un nuevo conjunto de datos de DNS que captura una transición escalonada de flujo de Poiseuille puro a flujo de Couette puro a Re~250, basado en la pared estacionaria. Las estructuras se identifican utilizando un algoritmo de percolación para asegurar límites bien definidos, seguido de un agrupamiento tridimensional en coordenadas cartesianas. Se clasifican además como unidas a la pared o separadas de la pared según su proximidad a las paredes del dominio. Las estructuras de intenso estrés de Reynolds se categorizan en cuadrantes de acuerdo con los signos de sus componentes de velocidad promedio. Las propiedades estadísticas de estas estructuras, que abarcan características geométricas, contenido de energía y distribución espacial, se analizan a fondo. Se hace especial énfasis en cómo estas propiedades evolucionan a lo largo de la transición de flujo de Poiseuille a flujo de Couette. Los resultados revelan que el aumento del corte medio en casos similares a Couette influye significativamente en el contenido de energía y la distribución espacial de las estructuras, mientras que sus características geométricas permanecen relativamente consistentes a través del conjunto de datos. Esta distribución espacial está estrechamente vinculada a las estructuras a gran escala del componente de velocidad en la dirección del flujo en el flujo de Couette, confirmando que estas estructuras son características físicas genuinas y no artefactos artificiales del flujo.