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Estadística Lagrangiana de la turbulencia bidimensional en un dominio finito
Lagrangian Statistics of two-dimensional turbulence on a finite domain
LENIN MOISÉS FLORES RAMÍREZ
Acceso Abierto
Atribución
dispersión turbulenta, confinamiento, tiempo de saturación
turbulent dispersion, confinement, saturation time
En este trabajo se estudia la estadística Lagrangiana de la turbulencia bidimensional en un dominio finito por medio de simulaciones numéricas. El objetivo es determinar la influencia del confinamiento sobre las medidas estadísticas de la dispersión de trazadores pasivos inmersos en un flujo turbulento. Con esta finalidad se realizaron experimentos de dispersión de partículas sobre dominios cuadrados de distinto tamaño, pero manteniendo las características del flujo dispersor idénticas. La motivación del estudio es establecer una conexión con problemas de dispersión en cuencas cerradas (lagos o mares interiores), donde el transporte y destino de los trazadores pueden estar relacionados con las dimensiones de la cuenca. Los resultados muestran que los regímenes de dispersión son modificados porque las partículas eventualmente llenan el dominio. En consecuencia, las medidas estadísticas (dispersión absoluta, relativa y la curtosis de la distribución de separaciones relativas) adquieren un valor constante a tiempos largos. Estos valores fueron calculados analíticamente para dominios cerrados con diferente geometría (cuadrados, rectángulos, triángulos, círculos y elipses). En particular, para la estadística de pares se encontró que el valor de la curtosis de saturación cuando las partículas se han decorrelacionado es 1.7 para un dominio cuadrado de tamaño arbitrario, y de 5/3 para un círculo de radio arbitrario. Estos son valores exactos que están asociados con dominios cerrados, mientras que para un dominio sin fronteras el valor de la curtosis es 2. Por otro lado, se definió el tiempo de saturación del dominio mediante el valor límite de la dispersión absoluta. Este tiempo puede ser alterado por factores como la ubicación de la fuente de partículas o las características del flujo dispersor. Finalmente, se encontró que el centro de masa de una nube de partículas que comienza en el centro de una caja cerrada solo puede viajar en promedio un décima parte del tamaño del dominio. Estos resultados se pueden aplicar en el diseño y análisis de experimentos Lagrangianos en cuerpos de agua con fronteras, los cuales son útiles en problemas de dispersión de contaminantes, material biológico o cualquier otro tipo de trazador.
CICESE
2017
Tesis de maestría
Español
Flores Ramírez, L. M. 2017. Estadística Lagrangiana de la turbulencia bidimensional en un dominio finito. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 64 pp.
OCEANOGRAFÍA FÍSICA (VE R 5603 .04)
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