Diferencia entre revisiones de «Turbulencia»

[[Archivo:Turbulence.jpg|thumb|200px|right|Flujo alrededor de un obstáculo; el flujo aguas arriba es laminar.]]

 

En términos de la dinámica de fluidos, '''turbulencia''' o [[flujo turbulento]] es un régimen de flujo caracterizado por baja difusión de momento, alta convección y cambios espacio-temporales rápidos de [[presión]] y [[velocidad]]. Los flujos no turbulentos son también llamados [[Flujo laminar|flujos laminares]]. Un flujo se puede caracterizar como laminar o turbulento observando el orden de magnitud del [[número de Reynolds]].

 

== Teorías sobre la turbulencia ==

 

 

Landau consideró la turbulencia como el resultado de un flujo de un fluido inicialmente estable que adquiere un movimiento adicional de vibración, y luego otro y otro. Así una turbulencia podía ser inicialmente un flujo estable con tres o cuatro movimientos periódicos superpuestos, e ideó un mecanismo por el cual cuando se desata el flujo totalmente turbulento el número de movimientos periódicos se hace infinitamente grande. El mecanismo básico de creación de las vibraciones adicionales se conoce como [[bifurcación de Hopf]], en honor a [[Eberhard Hopf]]. Por esta razón y porque el propio Hopf en 1948 propuso una teoría bastante más detallada sobre la propuesta de Landau esta teoría se llamó teoría de Hopf-Landau.

 

 

=== Teoría de Ruelle-Takens ===

 

== Características de las fluctuaciones turbulentas ==

 

=== Impredecibilidad ===

 

=== Tridimensionalidad de las fluctuaciones turbillonarias ===

Las fluctuaciones turbulentas ocurren sobre un amplio rango de escalas de longitud y tiempo excitadas en el espacio físico, llegando hasta el espectro de banda ancha en espacio de onda numérico.

{{cita|Para describir cuantitativamente el movimiento turbulento, es necesario introducir la noción de la escala de la turbulencia: Una escala precisa en tiempo y espacio.<ref> HINZE J.O. Turbulence.</ref>}}

 

== Escalas turbulentas y complejidad de un campo turbulento ==

 

=== Ecuaciones básicas de un flujo turbulento ===

{{ecuación|

:<math>\boldsymbol{\nabla}\cdot\mathbf{u} = 0</math>

\mathbf{u}\cdot\boldsymbol{\nabla} \mathbf{u} \right)

= - \boldsymbol{\nabla}P + \mu \boldsymbol{\nabla}^2 \mathbf{u}</math>

:<math>\rho\,</math>, densidad.

:<math>P\,</math>, campo escalar de presiones.

 

=== Definición de las escalas turbulentas ===

A pesar de que el campo de velocidad instantáneo '''u'''('''x''', ''t'') exhibe un comportamiento aleatorio e impredecible, es posible discernir cantidades estadísticas distintas tales como los valores promedio. Esta importante característica de las fluctuaciones refleja la existencia de escalas características de correlación estadística. Por consiguiente, necesitamos introducir algunas mediciones útiles de las diferentes escalas que describen el estado de los flujos turbulentos. Con este fin, existen dos medidas comúnmente usadas:

 

La escala integral de la turbulencia “L” proporciona una medida de la extensión de la región sobre la cual las velocidades están correlacionadas aproximadamente (ej.: el tamaño de los remolinos que llevan la energía del movimiento turbulento). De la misma manera, “T” provee una medida de la duración temporal sobre la cual las velocidades se mantienen correlacionadas (ej.: la duración de las vueltas de los torbellinos). Por razones obvias, la integral “T” es comúnmente llamada la integral de escala de tiempo de [[Euler]]. Asimismo al realizársele la [[transformada de Fourier]] a la función de [[autocorrelación]], obtenemos la distribución energética presente en el espectro turbulento.

 

 

La energía cinética puede expresarse por la ecuación:

* '''Turbulencia mecánica''', ocurre cuando obstáculos tales como edificación, terreno irregular o árboles intervienen con el flujo normal del viento.

* '''Turbulencia convectiva''', denominada también turbulencia termal, es un fenómeno típico de las horas diurnas, con buen tiempo; se forma por el paso de aire frío sobre las masas de aire caliente o cuando por efecto de radiación solar en el suelo calienta las masas de aire.

 

Algunos tipos comunes de turbulencia son:

* '''Turbulencia de aire claro''' o sus siglas en inglés CAT (Clear Air Turbulence):

* '''Ondas de montaña''' es causado principalmente por turbulencia orográfica el aire frente a un flujo laminar del lado de barlovento (antes de la montaña) al lado de sotavento (después de la montaña) el cual se forma turbulento creando este tipo de ondas; este tipo de fenómeno requiere vientos mayores a los 20 nudos para que se forme.

 

 

 

== Véase también ==

* [[Flujo turbulento]]

* [[Flujo laminar]]

 

== Referencias ==

== Bibliografía ==

 

|apellidos= Landau

|nombre= D.L.

|título= Mecánica de Fluidos

|año= 1991

|ubicación= Barcelona

|editorial= Ed. Reverté

}}

|apellidos= Stewart

|nombre= I.

|título= ¿Juega Dios a los dados?

|año= 2001

|ubicación= Barcelona

|editorial= Ed. Crítica

}}

|apellidos= BARLOW

|nombre= B. J.

|título= Low Speed Wind Tunnel Testing

|año= 1999

}}

|apellidos= BLESSMANN

|nombre= J.

|título= O Vento na Engenharia Estrutural

|año= 1995

|ubicación= Porto Alegre, Brasil

|editorial= Editora da Universidades

}}

|apellidos= BENDAT

|nombre= J.S

|título= Random Data-Analysis and Measurements Procedures

|año= 1986

|ubicación= Wiley, New York

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|apellidos= COOK

|nombre= N. J.

|título= Determination of the Model Scale Factor in Wind-Tunnel Simulations of the Adiabatic Atmospheric

}}

|apellidos= HINZE

|nombre= J.O.

|título= Turbulence

}}

|apellidos= TSEITLIN

|nombre= G.M.

|título= Aerodinámica y Dinámica del vuelo de las aeronaves

|año= 1985

}}

|apellidos= WITTWER

|nombre= ADRIÁN

|título= Variación de los parámetros característicos de una simulación de la capa límite atmosférica en un túnel de viento

}}

|apellidos= DELNERO

|nombre= J. S

|título= Determinación experimental en túnel de capa límite de los coeficientes aerodinámicos de perfiles de bajos Reynolds

|ubicación= Buenos Aires, Argentina

}}

|apellidos= COLMAN

|nombre= J.

|título= Lift and drag coefficients behavior at low Reynolds number in an airfoil with miniflap Gurney submitted to a turbulent flow

|ubicación= Buenos Aires, Argentina

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|apellidos= DELNERO

|nombre= J.S.

|título= About the turbulent scale dependent response of reflexed airfoils

|ubicación= Buenos Aires, Argentina

}}

 

[[Categoría:Mecánica de fluidos]]