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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1247| Interacción de dos vórtices helicoidales axialmente simétricos Interaction of two axially-symmetric, helical vortices | |
| Alejandro Camilo Espinosa Ramírez | |
| Oscar Uriel Velasco Fuentes | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Vórtice | |
| Estudiamos numéricamente el movimiento de dos remolinos helicoidales coaxiales e idénticos. Los simulamos mediante un modelo numérico tridimensional para un fluido inviscido, incompresible y homogéneo basado en el método de vórtice en celda. Validamos el modelo al calcular las velocidades auto inducidas por un remolino delgado para diferentes pendientes τ = L/(2πR), donde R es el radio de la hélice central del remolino y L es la distancia, en la dirección axial, de una espira del vórtice. Además obtuvimos las velocidades a las que se desplazan dos remolinos coaxiales las cuales están en concordancia con las soluciones analíticas. La teoría predice que un remolino helicoidal es estable y se mueve uniformemente cuando a/R < 0.1, donde a es el radio de sección transversal del remolino. Sin embargo,nosotros encontramos que el radio límite al que la solución teórica es válida es a/R ≈ 0.45. Examinamos, en función de la pendiente, la fusión de dos remolinos que cumplen dos tipos de condiciones iniciales: Remolinos distantes (a/R = 0.5) y remolinos cercanos (a/R = 2/3). Bajo la primera condición los remolinos se fusionan cada vez más rápido al disminuir la pendiente en el rango 4 ≤ τ ≤ 25 pero no se fusionan para pendiente τ = ∞ (dos columnas rectas). Bajo la segunda condición todas las estructuras se fusionan de manera similar en el rango de pendientes 4≤ τ ≤∞. El comportamiento de la fusión se ve alterado para pendientes pequeñas (τ . 2) donde tiene lugar una fusión que es principalmente en planos meridionales. We studied the interaction of two identical coaxial helical vortices. We simulated them using a tridimensional numerical model for an inviscid, incompressible, and homogeneous fluid based on the vortex-in-cell method. We validate the model calculating the selfinduced velocities of translation and rotation of a unique thin vortex for different pitches τ = L/(2πR), where R is the helical radius of the vortex and L is the distance, in the axial direction, of a vortex coil. We also obtained the velocities at which two coaxial helical vortices move, they are in agreement with the analytical solutions. For a single vortex with a/R < 0.1, where a is the radius of the vortex’ cross-section, the theory predicts a stable motion. However we found such stable behavior for a/R ≤ 0.45. We examine, as a function of the pitch, the merger of two vortices that satisfy two initial conditions: Distant vortices (a/R = 0.5) and nearby vortices (a/R = 2/3). Under the first condition the vortices merge faster as the pitch decreases in the range 4 ≤ τ ≤ 25, but they do not merge whenthepitchis τ =∞(twostraightcolumns).Underthesecondcondition,thestructures merge all similarly in the pitch range 4 ≤ τ ≤ ∞. The behaviour of merger is altered for small pitches (τ . 2), where the merger is mainly on meridional planes. | |
| CICESE | |
| 2015 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Espinosa Ramírez, A. C.2015.Interacción de dos vórtices helicoidales axialmente simétricos. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 39 pp. | |
| OCEANOGRAFÍA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Oceanografía Física |
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