Flujos inerciales de gravedad sobre un medio poroso delgado

Abstract

Existen muchas situaciones que involucran flujos dominados por la gravedad derramándose sobre substratos que pueden no ser impermeables y deben entonces ser tratados como medios porosos. El flujo volumétrico de fluido a través del fondo poroso puede, a su vez, tener un efecto importante tanto en la estructura como en la evolución espaciotemporal de la corriente desarrollada sobre la superficie. Presentamos aquí los resultados de experimentos de laboratorio en los que se han derramado volúmenes fijos de fluidos mas densos que el ambiente en un canal de sección rectangular sobre un lecho permeable de 1.5 cm de espesor y constituido por pequeñas esferas de vidrio, puesto que creemos que tales flujos representan un paradigma apropiado para algunas corrientes de gravedad atmosféricas, oceánicas y producidas por el hombre. Los resultados experimentales son analizados a través de un modelo analítico que describe el fenómeno y provee las correspondientes leyes de escala.

Many situations involve gravity-driven flows over substrates which may not be impervious to the passage of fluid and so should be treated as porous media. The volumetric flux of fluid through the porous bottom may, in turn, have an important effect on the structure as well as the spatiotemporal evolution of the current, affecting the rate and extent of spreading. We present here the results of laboratory experiments in which fixed volumes of a heavy fluid have been released in a rectagular cross section channel with a 1.5 cm thick permeable bottom constituted of small glass spheres, as we believe that such flows represent an appropriate paradigm for many atmospheric, oceanic, and human-made gravity currents. An analytical model describes the phenomena and provides the corresponding experimetnal scaling laws.