Título
Paso de un remolino barotrópico a través de un estrecho
Passage of a barotropic vortex through a gap in a wall
Autor
Matías Durán Matute
Colaborador
Oscar Uriel Velasco Fuentes (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
Se presenta el análisis de un flujo compuesto por unremolino que es transportado por una corriente hacia un estrecho. Flujos conestas características se encuentran en varios lugares de los océanos, como enlos pasos de las antillas menores y el canal de Yucatán. Se utiliza un modelo numéricode vórtice en celda con el que se calcula el paso de vorticidad en función delos parámetros del problema, a saber: la intensidad relativa del remolino, elancho del estrecho y la posición inicial del remolino. Se analiza el transportey la mezcla en el flujo por medio de la geometría lagrangiana, los exponentesde Lyapunov de tamaño finito (ELTF) y el tiempo de residencia. En ellaboratorio se realizan experimentos sobre una mesa rotatoria. Se observan trestipos de comportamiento: paso total, paso parcial y bloqueo total que dependende los parámetros del problema. Existe una correspondencia entre la forma delas variedades, la de un gradiente fuerte en los mapas tiempos de residencia yla de los máximos locales de los mapas de los ELTF. Esta forma es un espiralque va de la pared hacia el remolino cuyas diferencias para los diferentestipos de comportamiento son cuantitativas. En los mapas de ELTF se observa quela mezcla es máxima alrededor del remolino, sin embargo, para que ésta seaentre el remolino y el flujo ambiente, las variedades tienen que entrar en elremolino lo cual sólo sucede si éste choca con la barrera. En los experimentosel destino final del remolino depende de la viscosidad la cual no está presenteen el modelo numérico. Sin embargo, antes de que el remolino choque con lapared el modelo invíscido hace una buena aproximación del comportamiento delremolino.
A flow composed by a vortex transported by a current towards a gap in a wall isanalyzed. Such flow exists in the ocean, for example in the various passages of the LesserAntilles and in the Yucatan Channel.The flow evolution is computed with a vortex-in-cell numerical modelo. Vorticitypassage through the gap is calculated as a function of the problem’s parameters: thevortex relative intensity, the gap’s width and the vortex initial position. Transport andmixing in the flow are analyzed through the lagrangian geometry, finite-size Lyapunovexponents (FSLE) and residence time.Three different behaviors, that depend on the problem’s parameters, are observed:total passing, parcial passing y total blocking. A correspondence exists between theshape of the invariant manifolds, a strong gradient in the residence time maps and theFSLE maps’ local maxima, this characteristic shape is a spiral that goes from the walltowards the vortex. The shape’s differences for different behaviors are quantitative.On the FSLE maps it is observed that mixing around the vortex is maximum. Inorder for the mixing to be between the vortex and te ambient flow, the manifoldsmust enter the vortex which only happens when it collides with the wall. Laboratoryexperiments are performed in a rotating table, and they show that the fate of the vortexdepends on viscosity which is not present in the numerical model. Nonetheless, beforethe vortex comes close to the wall the inviscid model is a good approximation of thevortex behavior.Keyword
Editor
CICESE
Fecha de publicación
2006
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Sugerencia de citación
Durán Matute, M.2006.Paso de un remolino barotrópico a través de un estrecho. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 75 pp.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional CICESE
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