Um estudo numérico de anéis de vórtices viscosos usando um método espectral

Caros Leitores;

Anéis de vórtices viscosos e axissimétricos são investigados numericamente resolvendo as equações incompressíveis de Navier-Stokes usando um método espectral projetado para este tipo de fluxo. Os resultados apresentados são axissimétricos, mas o método é desenvolvido para ser naturalmente estendido a três dimensões. O método espectral depende de funções de base livres de divergência. As funções básicas são formadas em coordenadas esféricas usando harmônicos esféricos vetoriais nas direções angulares e polinômios de Jacobi juntamente com um mapeamento na direção radial. As simulações são realizadas de um único anel em uma ampla faixa de números de Reynolds (Re aproximadamente igual gama/nu), 0,001 menor ou igual a 1000, e de dois anéis em interação. Em grandes tempos, independentemente da história inicial do anel de vórtice, observa-se que o fluxo se aproxima de uma solução de Stokes que depende apenas do impulso hidrodinâmico total, que é conservado para todo o tempo. Em tempos pequenos, a partir de um anel infinitamente fino, as velocidades de propagação de anéis de vórtices de Re variável são calculadas e comparações são feitas com a teoria assintótica de Saffman. Os resultados estão de acordo com a teoria; além disso, o erro é menor do que a estimativa do próprio Saffman por um fator raiz quadrada ((nu xt)/R ao quadrado) (pelo menos para Re=0). O erro também diminui com o aumento de Re na razão fixa do raio núcleo-anel e parece ser independente de Re à medida que Re se aproxima do infinito). Seguindo um único anel, com Re = 500, os contornos de vorticidade indicam a liberação de vorticidade na esteira e um assentamento de um núcleo inicialmente circular para uma forma mais elíptica, semelhante aos vórtices invíscidos constantes de Norbury. Finalmente, consideramos o caso de anéis de vórtices saltantes com Re=1000. Os resultados mostram tensão severa do núcleo do vórtice interno na primeira passagem e fusão dos dois núcleos durante a segunda passagem.

ID do documento

19890014449

Fonte de aquisição

CDMS legado

tipo de documento

Memorando Técnico (TM)

Autores

Stanaway, SK(Stanford Univ. CA., Estados Unidos)

Cantwell, BJ(Stanford Univ. CA., Estados Unidos)

Spalart, Philippe R.(NASA Ames Research Center Moffett Field, CA, Estados Unidos)

Data de aquisição

5 de setembro de 2013

Data de publicação

1º de outubro de 1988

Categoria de Assunto

Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor

Número do relatório/patente

NASA-TM-101041

A-88306

NAS 1.15:101041

Número de acesso

89N23820

Limites de distribuição

Público

direito autoral

Trabalho do governo dos EUA. Uso público permitido.

Fonte:  NASA

Para saber mais, acesse o link >

https://ntrs.nasa.gov/citations/19890014449

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Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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