Crédito:Piotr Siedlecki/dominio público
Un equipo de investigación del Instituto de Mecánica de la Academia de Ciencias de China ha revelado las características multiescala de la helicidad en los flujos turbulentos delimitados por paredes.
La helicidad es una invariante no viscosa de segundo orden en la turbulencia tridimensional, que juega un papel clave en la evolución de los sistemas turbulentos. La investigación sobre la teoría básica de la helicidad es importante para mejorar el rendimiento del motor aeronáutico, la turbina de gas y otros equipos clave.
En las últimas décadas, el efecto de la helicidad se utilizó principalmente para explorar el mecanismo interno de la turbulencia, pero rara vez se estudiaron las propiedades estadísticas de la helicidad en la turbulencia, especialmente la turbulencia anisotrópica.
En este estudio, los investigadores investigaron las estadísticas de helicidad en flujos de canales turbulentos con rotación en el sentido de la corriente en números de rotación moderados y números de Reynolds, incluidas sus distribuciones espaciales y de escala, anisotropía y transferencia de escala cruzada.
Extendieron la teoría de la turbulencia helicoidal de flujos turbulentos homogéneos e isotrópicos a flujos turbulentos delimitados por paredes. Encontraron un nuevo pico de helicidad dentro de las regiones cercanas a la pared, que correspondía a una aparente separación de escala de distribución de helicidad.
Los resultados también mostraron que las interacciones no lineales de diferentes escalas eran lo suficientemente fuertes como para sostener los espectros de helicidad de banda ancha. Las consecuencias numéricas indicaron que la cascada de helicidades en los flujos turbulentos delimitados por paredes estaba dominada por el proceso de estiramiento del vórtice.
Estos hallazgos proporcionarán una base teórica necesaria para investigaciones más complejas sobre la teoría de la turbulencia de pared giratoria y la tecnología de aplicación.
El estudio fue publicado en Journal of Fluid Mechanics . La helicidad ambiental puede afectar el tamaño del núcleo externo de los ciclones tropicales
