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Otros métodos de cálculo de flujos turbulentos

La utilización de métodos numéricos para el cálculo de flujos turbulentos se ha visto especialmente potenciada con la mejora de los medios informáticos de cálculo disponibles. Los métodos de tipo estadístico suelen ser adecuados para el estudio de movimientos turbulentos de carácter suficientemente isotrópico y homogéneo; sin embargo, se ha comprobado experimentalmente en distintos flujos con cortadura, en régimen completamente turbulento, la existencia de estructuras coherentes que persisten y evolucionan de una forma ``organizada''. En problemas con números de Reynolds relativamente bajos, para los que precisamente las hipótesis utilizadas en modelos de tipo estadístico no suelen ser aceptables, es posible recurrir a métodos de simulación directa, basados en la resolución numérica de las ecuaciones instantáneas de Navier-Stokes, resolviendo todas las escalas del movimiento turbulento. Un procedimiento alternativo consiste en simular explícitamente sólo el movimiento de los torbellinos de mayor tamaño, y recurrir a modelos de tipo estadístico para tratar el movimiento en escalas pequeñas. La utilización de estos dos métodos de simulación de la turbulencia como herramienta de diseño en ingeniería no suele ser todavía económicamente rentable, aunque están apareciendo ya algunas aplicaciones de este tipo de simulación en flujos con números de Reynolds relativamente altos. Sus aplicaciones más interesantes por ahora están relacionadas con estudios sobre transición a la turbulencia, estructuras coherentes, evaluación de modelos de turbulencia, y simulación de flujos a bajos números de Reynolds. Para el cálculo de flujos turbulentos en aplicaciones en ingeniería los modelos numéricos más utilizados son los de tipo estadístico, particularmente los basados en modelos de cierre de dos ecuaciones, y en mucha menor medida los de segundo orden (que resuelven ecuaciones de transporte para las tensiones de Reynolds y los flujos turbulentos de calor).


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© 2000, 2001, Julio Hernández Rodríguez, ETSII, Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid