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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/2782| La turbulencia asociada al movimiento de olas que aún no rompen On the turbulence of nonbreaking waves | |
| ALDO OMAR HERNANDEZ OLIVARES | |
| FRANCISCO JAVIER OCAMPO TORRES | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| olas que aún no rompen, olas monocromáticas, velocímetro acústico, turbulencia isotrópica, sub-rango inercial, remolinos turbulentos nonbreaking waves, monochromatic waves, acoustic velocimeter, isotropic turbulence, inertial subrange, turbulent eddy | |
| Se sabe que los procesos de intercambio entre el océano y la atmosfera determinan de manera decisiva el estado del mar, del tiempo y del clima. Con el fin de entender mejor los mecanismos que aportan energía cinética turbulenta en las capas de fluido en ambos lados de la superficie del mar, en este trabajo se estudia el efecto de las olas que aún no rompen en la generación de turbulencia. Para ello se realizaron mediciones de las velocidades de las partículas de fluido inducidas por la propagación de olas sin rompiente con el propósito de detectar la presencia de turbulencia y su asociación con la pendiente de las olas. Se analizaron 184 experimentos, con olas aproximadamente monocromáticas de diferente pendiente (0.012 ≤ ξ ≤ 0.273). Los experimentos se realizaron en un canal con dimensiones de 12.26 m × 0.55 m × 0.32 m empleando un velocímetro acústico, para medir las componentes u,v y w de la velocidad en una columna de fluido con 3.5 cm de longitud en 35 celdas de 1 mm de ancho, aproximadamente. Se consideraron las componentes u(t,z) y w(t,z) en este análisis, puesto que las olas son prácticamente bidimensionales (v(t,z)=0). A partir de los espectros de potencia correspondientes a las fluctuaciones turbulentas u^' (t,z) y w^' (t,z), se identificaron sub-rangos inerciales (turbulencia isotrópica) independientemente de la profundidad y del valor de la pendiente de las olas. Con los espectros de las fluctuaciones turbulentas de las velocidades se demuestra que el tamaño de los remolinos cuya energía es transferida a remolinos de menores escalas, es mayor al aumentar la pendiente de las olas. La razón de disipación de energía cinética turbulenta se estimó mediante dos métodos: a) a partir del sub-rango inercial en los espectros y b) a partir de los cortes verticales en las fluctuaciones turbulentas, con los que se obtuvieron valores similares y en ambos casos aumenta con 𝜉. Ocean-atmosphere exchange processes are known to decisively determine the sea state, the weather and our planet’s climate. With the ultimate goal of a better understanding of the processes contributing with turbulent kinetic energy into both boundary layers above and below the sea surface, we approach the ocean surface wave phenomenon, and in particular we study the non-breaking waves potential effect. Therefore, measurement of particle velocities were obtained in a fluid under non-breaking waves, for the purpose of detecting turbulence and its association with the wave steepness 𝜉. A total of 184 experiments were analyzed, each one with a duration of 3.5 minutes and the presence of approximately monochromatic waves with varying steepness (0.012 ≤ ξ ≤ 0.273). The measurements were carried out in a wave tank with dimensions of 12.26 m × 0.55 m × 0.32 m using an acoustic velocimeter. The u,v and w components of velocity were measured on a 3.5 cm long fluid column in 35 cells of 1 mm in height. Only u(t,z) and w(t,z) components were considered for the analysis since, waves are practical two-dimensional (v(t,z)=0). Power spectra were calculated in as a function of frequency corresponding to u^' (t,z) and w^' (t,z) turbulent fluctuations, an inertial subrange (isotropic turbulence) was detected in the most of the spectra, for certain depths regardless of the wave steepness. Results from turbulent fluctuations frequency spectra show that eddy size involved in transferring energy to smaller ones, increases with the wave slope. Turbulent kinetic energy dissipation rate was estimated through two different methods: a) from the inertial sub-range in the spectra, and b) from the turbulent velocity vertical shear. Both methods provided similar results and values increasing with 𝜉. | |
| CICESE | |
| 2019 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Hernández Olivares, A.O. 2019. La turbulencia asociada a olas que aún no rompen. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 170 pp. | |
| FLUJO DE FLUÍDOS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Oceanografía Física |
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| tesis_Hernández Olivares_Aldo Omar_20_feb_2019.pdf | Versión completa de la tesis | 5.52 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |