Estudio de la vorticidad en Turbulencia 2D con tecnicas Schlieren

M.I. AULIEL; G. O. ARTANA; P. D. MININNI

Buenos Aires

Congreso; XII Reunion de Fluidos y sus Aplicaciones; 2012

Irene Ippolito Mario Cachile Carlos Perazzo Ma. Alejandra Aguirre Román Martino

La turbulencia es ubicua en la naturaleza; se observa su manifestación en todas las escalas, desde los remolinos generados al revolver una taza de café hasta la formación de las galaxias. En sentido estricto, la turbulencia bidimensional es una idealización que no se puede observar en la naturaleza ni en el laboratorio, ya que en ambas situaciones aparece algún grado de tridimensionalidad. No obstante, muchos aspectos de la turbulencia que se logran bajo la hipótesis de bidmensionalidad del flujo parecen ser relevantes para los sistemas físicos. Por ejemplo, a gran escala, en el movimiento de la atmósfera y los océanos. En estos casos en el que movimiento posee una dirección predominante, los efectos de la tercera dimensión pueden ser ignorados, dependiendo de la relación de escalas espaciales transversales y verticales del flujo. Esta restricción espacial tiene importantes consecuencias ya que, por ejemplo, produce la conservación del cuadrado de la vorticidad o enstrofia. En este trabajo damos cuenta de un estudio experimental acerca de las propiedades estadísticas de la vorticidad de los flujos turbulentos bidimensionales. El montaje consiste en un sistema que genera un film o película de jabón en movimiento, llamado generalmente túnel de jabón. En su diseño se considera un dispositivo gravitacionalmente impulsado de gran altura, mecanismos de regulación de la velocidad y calibración de distancias que permiten lograr una estabilidad y duración del film aceptables.Realizamos un análisis espectral de la intensidad de las imágenes obtenidas con la técnica Schlieren y pudimos vincularlo con los espectros de vorticidad del flujo. Se observa que, a primer orden, en escala espacial, ambos espectros no presentan diferencia alguna.Estos resultados permiten verificar las relaciones entre espesores del film y vorticidad que surgen como consecuencia de la aplicación de las leyes de conservación. El análisis efectuado supera a las técnicas conocidas actualmente, ya que evita el calculo y medición del campo de velocidades y las complicaciones que este posee. Además se analiza la validez de la hipótesis de Taylor en espectros de energía espacio-temporales y sus posibles correcciones.