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Teoría y Modelado de la Turbulencia Isotrópica: Desde Flujos Incompresibles hasta Flujos Cada Vez Más Compresibles

Autores: Cambon, Claude

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Teoría y Modelado de la Turbulencia Isotrópica: Desde Flujos Incompresibles hasta Flujos Cada Vez Más Compresibles


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Astronomía

Palabras clave

Homogéneo
Isotrópico
Turbulencia
Ley de Kolmogorov
Efecto del número de Reynolds
Cierres espectrales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 16

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La turbulencia isotrópica homogénea (HIT) ha sido un concepto teórico útil durante más de cincuenta años de teoría, modelado y cálculos. Se revisitan algunos resultados exactos en HIT incomprensible, con especial énfasis en la ley de Kolmogorov 4/5. Se investiga el efecto del número de Reynolds finito (FRN), que produce correcciones a esa ley, utilizando tanto ecuaciones del tipo Kármán-Howarth como un cierre espectral estadístico del tipo Eddy-Damped Quasi-Normal Markovian (EDQNM). Esta discusión ofrece una oportunidad para dar una revisión ampliada de tales cierres espectrales, desde la turbulencia débil, como en la teoría de turbulencia de ondas, hasta una fuerte. Se tocan brevemente las extensiones de las leyes de Kolmogorov/Monin 4/5 o 4/3 a casos anisotrópicos, como la turbulencia estratificada de manera estable y la turbulencia MHD. Antes de abordar trabajos más recientes sobre turbulencia isotrópica compresible, se presenta el caso más simple de turbulencia cuasi-incomprensible sometida a compresión o dilatación isotrópica impuesta externamente. Se encuentra que la teoría de distorsión rápida es un mal modelo en este caso isotrópico, en contraste con su relevancia en casos de flujo fuertemente anisotrópico. En consecuencia, se utiliza un enfoque completamente no lineal basado en un reescalado de todas las variables fluctuantes, con el fin de mostrar su interacción con el operador lineal. Esto abre la discusión sobre los casos de turbulencia homogénea incomprensible, donde RDT y modelos no lineales son relevantes, siempre que se tenga en cuenta la anisotropía. Finalmente, se consideran flujos compresibles isotrópicos de creciente complejidad. Se discuten estudios recientes que utilizan teoría de turbulencia débil, modelado y DNS. Un estudio final no publicado involucra interacciones entre el modo solenoidal, heredado de la turbulencia incomprensible, y los modos acústicos y entrópicos, que son específicos del problema compresible. Se revisita un enfoque a la turbulencia de ondas acústicas, con tríadas resonantes, en esta ocasión.

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