Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2541| El efecto de la torsión en la estructura de un vórtice helicoidal The effect of torsion on the structure of a single helical vortex | |
| FELIPE VINICIO CARO GUTIERREZ | |
| OSCAR URIEL VELASCO FUENTES | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Vórtice helicoidal, vórtice de Rankine, flujo secundario, expansiones asintóticas Helical vortex, Rankine vortex, secondary flow, matched asymptotic expansions | |
| El efecto de la torsión en la estructura de un vórtice helicoidal ha sido escasamente examinado. En esta tesis analizamos el efecto de la torsión en el campo de velocidad y el campo de vorticidad de un vórtice helicoidal. Para obtener el campo de velocidad, escribimos las ecuaciones de Euler y de conservación de masa en un sistema de coordenadas helicoidal y utilizamos el método de las expansiones asintóticas, en otras palabras, expresamos las variables dependientes como series de potencias de dos parámetros ε = aκ y η = aτ, (a es el radio de la sección transversal del vórtice, κ y τ son la curvatura y la torsión, respectivamente) colectamos los términos de primer orden en dichos parámetros y obtenemos una ecuación cuya solución describe el campo de velocidad de un vórtice helicoidal. Observamos que, debido a la curvatura, el centro del vórtice de Rankine se desplaza en dirección contraria al centro de curvatura. Para nuestros casos de estudio, estos desplazamientos toman valores entre 0 y 0.18 % del radio del vórtice. La curvatura es responsable de que la vorticidad varíe linealmente con la distancia al centro de curvatura; debido a la torsión obtenemosuna expresión analítica arbitraria para la componente axial del vector de velocidad. Si dicha expresión es cero entonces las componentes del vector de vorticidad, en la sección transversal del vórtice, son nulas. Si es una función cuadrática del radio de la sección transversal del vórtice, entonces las componentes del vector de vorticidad son diferentes de cero. The effect of torsion on the structure of helical vortices has been poorly examined. We analyze the effect of torsion in the velocity and vorticity fields of a helical vortex. To obtain the velocity field, we write the Euler and mass conservation equations in a helical coordinate system and we use the matched asymptotic expansions method, in other words, we express the dependent variables as power series of two parameters ε = aκ and η = aτ, (a is the cross-section radius of the vortex, κ and τ are the curvature and the torsion, respectively) we collect the terms of first order in these parameters and we obtain an equation whose solution describes the velocity field of a helical vortex. We observe that, due to the curvature, the center of the Rankine vortex moves in the opposite direction to the center of curvature. For our case studies, these displacements take values between 0 and 0.18 % of the vortex radius. The curvature is responsible for the vorticity to vary linearly with the distance to the center of curvature; due to the torsion we obtain an arbitrary analytical expression for the axial component of the velocity vector. If this expression is zero then the components of the vorticity vector, in the cross-section of the vortex, are zero. If it is a quadratic function of the radius of the vortex cross-section, then the components of the vorticity vector are not null. | |
| CICESE | |
| 2018 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Caro Gutiérrez, F.V. 2018. El efecto de la torsión en la estructura de un vórtice helicoidal. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 70 pp. | |
| MECÁNICA DE FLUÍDOS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Oceanografía Física |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_Caro Gutiérrez Felipe Vinicio_09_nov_2018.pdf | Versión completa de la tesis | 2.39 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |