Turbulencia generada por una corriente de gravedad

Abstract

Estudiamos las características de las fluctuaciones del campo de velocidad en la parte delantera o cabeza de corrientes de gravedad inerciales generadas en un canal de sección rectangular. Las corrientes estudiadas tienen lugar tanto sobre la superficie horizontal del fondo del canal como inmediatamente debajo de la superficie de separación entre el fluido ambiente y el aire. El campo de velocidad es medido por medio de la trayectorias de partículas (PTV) agregadas al fluido de la corriente y al fluido ambiente, las cuales son iluminadas con una hoja de luz vertical que contiene la dirección de propagación. De este campo obtenemos las características de las fluctuaciones del campo bidimensional de velocidades en el interior y alrededor de la cabeza para distintos números de Reynolds, en particular las distribuciones de la magnitud de las fluctuaciones y del esfuerzo de Reynolds, promediadas durante un cierto tiempo en el marco de referencia que se mueve con la corriente. Los resultados obtenidos permiten obtener una buena descripción de la estructura turbulenta del flujo.

We study the main features of the fluctuations of the velocity field inside the head of inertial plane gravity currents generated in a rectangular cross section channel. The currents develop over a horizontal solid bottom or along the liquid free surface. The velocity field is measured by particle tracking velocimetry (PTV) along a plane containing the direction of spreading. We obtain the features of the 2D fluctuations in the velocity field inside and around the leading head of the current for different Reynolds numbers. In particular we report the time-averaged magnitude distributions of the square velocity fluctuations and Reynolds stress in the frame of reference moving with the head, which describe a turbulent structure of the flow.