Dinámica de partículas en flujos turbulentos bidimensionales - Martinovich, Carolina Julieta (2024)
En este trabajo se estudia la dinámica de un sistema físico que presenta turbulencia bidimensional, a través del análisis del comportamiento de partículas suspendidas en él. Se desarrollaron dos líneas de trabajo, una por variación del tamaño de las partículas dispersadas, y otra por variación de la profundidad del fluido en la región de interés. Para el primer caso se utilizaron partículas de 20, 50 y 100 μm. No presentan una diferencia significativa en su comportamiento para las cantidades estudiadas, excepto en su tendencia a agruparse en clústeres; las partículas de 100 μm permanecen más distantes entre sí gracias a su inercia. Por otro lado, se implementó una herramienta basada en álgebra de trenzas para el cálculo de la entropía topológica del flujo. Esta sólo converge para trayectorias de partículas de 50 μm. Se encontró una manera de adaptar el método tomando en cuenta el tiempo que tarda el sistema en llegar al desorden. Así, se encontró una tendencia en el valor de la entropía en la cual partículas pequeñas generan una entropía de la trenza más alta que partículas grandes. Para el segundo caso el estudio se realizó de manera cualitativa, observando la generación espontánea de estructuras macroscópicas. Se midieron alturas de 0.5 a 20 mm. Tanto las trayectorias de partículas como los campos de velocidad y vorticidad, muestran el mismo desarrollo en la dinámica. Para capas de fluido bajas domina la fricción, por lo que los vórtices mantienen la escala del forzado y su ordenamiento. A medida que se sube en altura, la distribución espacial se desordena, y se logran generar vórtices de escalas mayores.