La microescala de Taylor , que a veces se denomina escala de longitud de turbulencia , es una escala de longitud que se utiliza para caracterizar un flujo de fluido turbulento . [1] Esta microescala lleva el nombre de Geoffrey Ingram Taylor . La microescala de Taylor es la escala de longitud intermedia en la que la viscosidad del fluido afecta significativamente la dinámica de los remolinos turbulentos en el flujo. Esta escala de longitud se aplica tradicionalmente al flujo turbulento que se puede caracterizar por un Kolmogorovespectro de fluctuaciones de velocidad. En tal flujo, las escalas de longitud que son más grandes que la microescala de Taylor no se ven fuertemente afectadas por la viscosidad. Estas escalas de mayor longitud en el flujo se denominan generalmente rango de inercia . Por debajo de la microescala de Taylor, los movimientos turbulentos están sujetos a fuertes fuerzas viscosas y la energía cinética se disipa en calor. Estos movimientos de escala de longitud más corta se denominan generalmente rango de disipación .
El cálculo de la microescala de Taylor no es del todo sencillo, requiere la formación de ciertas funciones de correlación de flujo, [2] luego se expande en una serie de Taylor y se usa el primer término distinto de cero para caracterizar una parábola osculadora. La microescala de Taylor es proporcional a, mientras que la microescala de Kolmogorov es proporcional a, dónde es el número de Reynolds de escala integral. Un número de Reynolds de turbulencia calculado en base a la microescala de Taylor es dado por
dónde es la raíz cuadrada de las fluctuaciones de velocidad. La microescala de Taylor se da como
dónde es la viscosidad cinemática , yes la tasa de disipación de energía. Una relación con la energía cinética de la turbulencia se puede derivar como
La microescala de Taylor proporciona una estimación conveniente para el campo de velocidad de deformación fluctuante
Otras relaciones
La microescala de Taylor se encuentra entre los remolinos a gran escala y los remolinos a pequeña escala, que se pueden ver calculando las relaciones entre y la microescala de Kolmogorov . Dada la escala de longitud de los remolinos más grandes, y la turbulencia del número de Reynolds referido a estos remolinos, se pueden obtener las siguientes relaciones:
Notas
Referencias
- Tennekes, H .; Lumley, JL (1972), Un primer curso en turbulencia , Cambridge, MA: MIT Press, ISBN 978-0-262-20019-6