Buoyant Mixing Processes Generated in Turbulent Plume Arrays

Abstract

La mezcla turbulenta es un tema importante en el estudio de los fenómenos geofísicos porque los flujos geofísicos presentan flujos que son turbulentos en su gran mayoría. En la naturaleza, la difusión de las magnitudes físicas se realiza, principalmente, por medio de la turbulencia que, por tanto, es un factor clave en el estudio de los fenómenos atmosféricos, especialmente en la capa límite planetaria. En este artículo se estudia la mezcla turbulenta generada por un proceso de convección. Se utiliza un modelo experimental con dos fluidos miscibles de diferente densidad que inicialmente tiene una distribución inestable de densidad. La mezcla se genera por la evolución de un conjunto bidimensional de penachos turbulentos forzados. Las medidas incluyen datos de densidad y digitalizaciones del flujo. Las conclusiones hacen referencia a la eficiencia de mezcla y al volumen de la carga mezclada final relacionados con el número de Atwood, cuyos valores varían en el intervalo (0.010, 0.0134). Se encuentra que si el número de penachos disminuye, la eficiencia de mezcla decrece. Un mejor análisis de esta conclusión se hace mediante la realización de nuevos experimentos caracterizados por utilizar un conjunto lineal de penachos (desde uno hasta nueve) con los que se pone en contacto un volumen fluido fijo y con flotabilidad negativa con un fluido más ligero, siendo el número de Atwood 0.03. El objetivo de estos nuevos experimentos es medir la altura de la capa mezclada final en función del número de panachos y del volumen fluido disponible para la mezcla.