Dinámica espacio-temporal de flujos turbulentos en presencia de ondas

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2017-04-17

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

TURBULENCIA - ONDAS - SIMULACIONES NUMERICAS - FLUJOS GEOFISICOS - FLUJOS CUANTICOS - TURBULENCE - WAVES - NUMERICAL SIMULATIONS - GEOPHYSICAL FLOWS - QUANTUM FLOWS

Descripción:

En un flujo turbulento pueden convivir vórtices, ondas, y un flujo medio. Debido a su complejidad y naturaleza no lineal, identificar cada una de estascomponentes y comprender su rol en la dinámica es un problema abierto. Enesta tesis se propone el uso del espectro espacio-temporal como una formageneral para identificar procesos físicos en un flujo en presencia de ondas. Presentamos espectros espacio-temporales de diversos flujos turbulentos ymostramos como estos permiten cuantificar la amplitud de las ondas en elflujo, y su interacción con vórtices y flujos medios en forma directa. El estudioincluye flujos en ondas de superficie, flujos rotantes, flujos estratificadosy superfluidos. Entre los principales resultados obtenidos a partir del espectroespacio-temporal se destacan: (1) la existencia de un régimen mixto deturbulencia de ondas y solitones en ondas de superficie, (2) la determinaciónde limites de validez para la turbulencia de ondas en flujos rotantes, (3) la detección de corrimiento Doppler y absorción de ondas en capas críticasen turbulencia estratificada, y (4) la detección de una cascada de ondasde Kelvin con posterior emisión de fonones en turbulencia cuántica. Dada lacomplejidad del problema, el estudio de la turbulencia requiere complementarresultados numéricos, experimentales y teóricos. Los resultados mencionadosse obtuvieron en algunos casos usando simulaciones numéricas masivas, y enotros a partir de datos experimentales. A su vez, estos resultados permitieronel desarrollo de dos nuevas herramientas teóricas presentadas en esta tesis: (1) la derivación y posterior aplicación de nuevas ecuaciones para cuantificarla resonancia e interacción no-lineal entre modos en un flujo turbulento, y (2) la extensión del concepto clásico de helicidad hidrodinámica al caso deturbulencia cuántica. Mientras que el primer resultado permitió corroborara partir de simulaciones el rol de las triadas resonantes en flujos turbulentosrotantes predicho por la teoría de turbulencia de ondas, el segundo resultadopermitió vincular la helicidad con la excitación de ondas de Kelvin ensuperfluidos.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6222_ClarkdiLeoni