Transporte de Masa y Estadísticas Turbulentas dentro de Dos Colonias de Coral Ramificadas
Autores: Hossain, Md Monir; Staples, Anne E.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Transporte de Masa y Estadísticas Turbulentas dentro de Dos Colonias de Coral Ramificadas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulaciones de grandes remolinos
Mecanismos de flujo y transporte de masa
Colonias de coral pocillopora
Densidad de ramas
Diámetro de vórtice
Estadísticas de flujo turbulento
Licencia
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Se realizaron simulaciones de grandes remolinos para caracterizar los mecanismos de flujo y transporte de masa en el interior de dos colonias de coral Pocillopora con diferentes geometrías, una con una morfología relativamente ramificada (P. eydouxi) y la otra con una estructura relativamente densa (P. meandrina). Se obtuvieron campos detallados de vectores de velocidad y líneas de corriente dentro de ambos corales para el mismo flujo unidireccional, y se encontraron diferencias significativas entre sus perfiles de flujo y mecanismos de transporte de masa. Para la colonia de P. meandrina, de ramas densas, se desprendió un número significativo de vórtices de ramas individuales, que agitaron pasivamente la columna de agua y mejoraron la tasa de transporte de masa dentro de la colonia. En contraste, los vórtices estaban mayormente ausentes en la colonia de P. eydouxi, de ramas más sueltas. Para comprender mejor el impacto de la densidad de las ramas en los procesos internos de transporte de masa, se calculó el número de Stanton adimensional para la transferencia de masa, St, basado en la escala de tiempo de flujo local y se comparó entre las colonias. Los resultados mostraron un aumento de hasta el 219% en St cuando se utilizó el diámetro medio del vórtice para calcular St, en comparación con los cálculos basados en el diámetro medio de la rama. Se calcularon y compararon estadísticas de flujo turbulento, incluyendo los componentes de velocidad fluctuantes, el esfuerzo de Reynolds medio y la varianza de los componentes de velocidad a lo largo de la altura del dominio de flujo. La comparación de las estadísticas de flujo turbulento mostró perfiles de esfuerzo de Reynolds similares para ambos corales, pero variaciones de velocidad más altas en el interior del coral densamente ramificado, P. meandrina.
Descripción
Se realizaron simulaciones de grandes remolinos para caracterizar los mecanismos de flujo y transporte de masa en el interior de dos colonias de coral Pocillopora con diferentes geometrías, una con una morfología relativamente ramificada (P. eydouxi) y la otra con una estructura relativamente densa (P. meandrina). Se obtuvieron campos detallados de vectores de velocidad y líneas de corriente dentro de ambos corales para el mismo flujo unidireccional, y se encontraron diferencias significativas entre sus perfiles de flujo y mecanismos de transporte de masa. Para la colonia de P. meandrina, de ramas densas, se desprendió un número significativo de vórtices de ramas individuales, que agitaron pasivamente la columna de agua y mejoraron la tasa de transporte de masa dentro de la colonia. En contraste, los vórtices estaban mayormente ausentes en la colonia de P. eydouxi, de ramas más sueltas. Para comprender mejor el impacto de la densidad de las ramas en los procesos internos de transporte de masa, se calculó el número de Stanton adimensional para la transferencia de masa, St, basado en la escala de tiempo de flujo local y se comparó entre las colonias. Los resultados mostraron un aumento de hasta el 219% en St cuando se utilizó el diámetro medio del vórtice para calcular St, en comparación con los cálculos basados en el diámetro medio de la rama. Se calcularon y compararon estadísticas de flujo turbulento, incluyendo los componentes de velocidad fluctuantes, el esfuerzo de Reynolds medio y la varianza de los componentes de velocidad a lo largo de la altura del dominio de flujo. La comparación de las estadísticas de flujo turbulento mostró perfiles de esfuerzo de Reynolds similares para ambos corales, pero variaciones de velocidad más altas en el interior del coral densamente ramificado, P. meandrina.