Estructuras de la Turbulencia y Patrones en Corrientes de Gravedad Cilíndricas en Rotación

Abstract

Las corrientes de gravedad se generan por la acción de la gravedad (u otra fuerza volumétrica) en gradientes de densidad en fluidos. En régimen turbulento, las corrientes de gravedad son de naturaleza no lineal y exhiben una amplia gama de escalas temporales y espaciales. Cuando este tipo de flujos ocurren a escala geofísica, el análisis se complica aún más por la influencia de los efectos de rotación debido a la fuerza de Coriolis originada por la rotación de la Tierra. El estudio de estos flujos nos ayuda a comprender los diferentes fenómenos naturales como avalanchas o plumas volcánicas, así como predecir y controlar los desastres hechos por el hombre como derrames de petróleo en el océano.
En este trabajo abordamos los efectos de la rotación en corrientes de gravedad con condición inicial cilíndrica por medio de simulaciones directas de turbulencia (DNS). Se presentan cinco simulaciones tipo DNS tridimensionales con resoluciones de grilla de hasta 166 millones de puntos, diferentes condiciones de borde (“libre deslizamiento” y “no deslizamiento”), números de Reynolds (Re=4000 y Re=8000) y velocidades de rotación. Se reportan resultados acerca de la influencia de estos parámetros en la distancia de propagación de los frentes, la frecuencia de las oscilaciones en la posición de los mismos, y las estructuras turbulentas presentes en el flujo.