Simulación directa de turbulencia en corrientes de gravedad con efecto Coriolis

SALINAS, JORGE; CANTERO, MARIANO I.; DARI, ENZO

Revista Iberoamerica del agua

Elsevier

Año: 2014 vol. 1 p. 26 - 37

Las corrientes de gravedad son flujos generados por gradientes de presión horizontales resultantes del efecto de la gravedad sobre fluidos de diferente densidad. Cuando ocurren en la naturaleza, estas corrientes tienen un fuerte comportamiento no lineal y presentan un amplio rango de escalas temporales y espaciales. Adicionalmente, la rotación de la Tierra eleva el nivel de complejidad para el estudio de las corrientes de gravedad debido al efecto de la fuerza de Coriolis. En este trabajo se abordó el estudio de las corrientes de gravedad en geometría plana en rotación mediante simulación directa de turbulencia. Las simulaciones realizadas permitieron un análisis detallado de la evolución del flujo, tanto en los parámetros macroscópicos como en la estructura de la turbulencia. Las simulaciones se realizaron mediante un código pseudoespectral que emplea expansiones de Fourier en las dos direcciones horizontales y expansiones de Chebyshev en la dirección vertical. En este trabajo se documentó en detalle el código de cálculo desarrollado y se validó comparando una simulación con observaciones experimentales y predicciones teóricas. Se realizaron dos simulaciones con distintas velocidades de rotación. Se comprobó que dicha rotación restringe el desarrollo de la corriente en la dirección de propagación principal y se observaron oscilaciones en la posición del frente cuya frecuencia es proporcional a la velocidad de rotación. Además, se observaron estructuras turbulentas de tipo Kelvin-Helmholtz verticales en el frente de la corriente producidas por la rotación del sistema.