Simulación directa de turbulencia para forzado asimétrico.

Este trabajo estudia las características de flujos turbulentos cuando son forzados asimétricamente. Este tipo de fenomenología es de gran relevancia en problemas de ingeniería, sobre todo cuando existen efectos de estratificación. Los flujos estratificados son aquellos en los que la densidad var...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Gartner, Michel
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2018
Materias:
Mecánica de fluidos
Tuburlence
Turbulencia
Fluid mechanics
[Macroscopic stratification
Estratificación macroscópica
Microscopic stratification
Estratificación microscópica
Turbulent kinetic energy
Energía cinética turbulenta]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/709/1/Gartner.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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spelling I25-R131-7092021-03-10T14:19:56Z Simulación directa de turbulencia para forzado asimétrico. Direct numerical simulations of turbulent channel flow driven by a non-uniform force. Gartner, Michel Mecánica de fluidos Tuburlence Turbulencia Fluid mechanics Mecánica de fluidos [Macroscopic stratification Estratificación macroscópica Microscopic stratification Estratificación microscópica Turbulent kinetic energy Energía cinética turbulenta] Este trabajo estudia las características de flujos turbulentos cuando son forzados asimétricamente. Este tipo de fenomenología es de gran relevancia en problemas de ingeniería, sobre todo cuando existen efectos de estratificación. Los flujos estratificados son aquellos en los que la densidad varía en la dirección vertical. Se pueden identificar dos efectos producidos por la estratificación sobre flujos turbulentos. Uno de ellos es el efecto de estratificación microscópico asociado al mezclado turbulento, mientras que el otro es el efecto de estratificación macroscópico, asociado a la modificación de la fuerza impulsora del flujo. En este trabajo se analiza aisladamente el efecto de estratificación macroscópica, inhibiendo por completo el efecto de estratificación microscópica. Para ello se reemplaza la fuerza impulsora producida por el perfil de densidades por una fuerza volumétrica externa no uniforme. La solución de los problemas de interés se lleva a cabo mediante simulaciones DNS, que resuelven explícitamente la ecuación de Navier-Stokes abarcando todas las escalas del flujo significativas. Como casos de estudio se utilizaron cuatro forzados lineales y seis forzados exponenciales. Se analizaron las velocidades medias, los esfuerzos de corte, las intensidades turbulentas, el balance de energía cinética turbulenta y los eventos turbulentos. Final- mente, se compararon los resultados obtenidos en el presente trabajo con un trabajo previo que estudia de forma aislada los efectos de estratificación microscópicos y con otro que estudia la combinación de los efectos de estratificación microscópicos y macroscópicos. This undergraduate thesis studies the characteristics of turbulent flows when forced asymmetrically. This type of phenomenology is of great relevance in problems of engineering, especially when there are stratication effects. Stratied flows are those in which the density varies in the vertical direction. Two effects produced by stratication on turbulent flows can be identied. One of them is the microscopic stratication effect associated with turbulent mixing, while the other is the effect of macroscopic stratication, associated with the modication of the driving force of the flow. In this work the effect of macroscopic stratication is analyzed in isolation, completely inhibiting the effect of microscopic stratication. For this, the driving force produced by the density prole is replaced by a non-uniform external volumetric force. The solutions of the problems of interest are calculated using DNS simulations, which explicitly solve the Navier-Stokes equation by encompassing all signicant flow scales. As case studies, four linear driving force proles and six exponential driving force proles were used. We analyze mean velocities, shear stresses, turbulent intensities, turbulent kinetic energy balance and turbulent events. Finally, the results obtained in the present work were compared with two prior works. One which studies effects of microscopic stratication in isolation and another one which studies the couple of microscopic and macroscopic stratication effects. 2018-06-18 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/709/1/Gartner.pdf es Gartner, Michel (2018) Simulación directa de turbulencia para forzado asimétrico. / Direct numerical simulations of turbulent channel flow driven by a non-uniform force. Proyecto Integrador Ingeniería Nuclear, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/709/
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description Este trabajo estudia las características de flujos turbulentos cuando son forzados asimétricamente. Este tipo de fenomenología es de gran relevancia en problemas de ingeniería, sobre todo cuando existen efectos de estratificación. Los flujos estratificados son aquellos en los que la densidad varía en la dirección vertical. Se pueden identificar dos efectos producidos por la estratificación sobre flujos turbulentos. Uno de ellos es el efecto de estratificación microscópico asociado al mezclado turbulento, mientras que el otro es el efecto de estratificación macroscópico, asociado a la modificación de la fuerza impulsora del flujo. En este trabajo se analiza aisladamente el efecto de estratificación macroscópica, inhibiendo por completo el efecto de estratificación microscópica. Para ello se reemplaza la fuerza impulsora producida por el perfil de densidades por una fuerza volumétrica externa no uniforme. La solución de los problemas de interés se lleva a cabo mediante simulaciones DNS, que resuelven explícitamente la ecuación de Navier-Stokes abarcando todas las escalas del flujo significativas. Como casos de estudio se utilizaron cuatro forzados lineales y seis forzados exponenciales. Se analizaron las velocidades medias, los esfuerzos de corte, las intensidades turbulentas, el balance de energía cinética turbulenta y los eventos turbulentos. Final- mente, se compararon los resultados obtenidos en el presente trabajo con un trabajo previo que estudia de forma aislada los efectos de estratificación microscópicos y con otro que estudia la combinación de los efectos de estratificación microscópicos y macroscópicos.
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