Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / According to the Kolmogorov's fully developed turbulence theory established in 1941, there is an equilibrium range in which phenomenological quantities associated to the turbulence flow are described by laws of universal character. The main objection to this theory was given by Landau, who critized the universality of these laws arguing that an universal statistical equilibrium state would not be reached since there is a dependence on energy transference between the eddies belonging to the inertial range with the largest ones, which are external to this interval, thus non-universal. From the discussion between Kolmogorov and Landau, emerged in 1962 a theory proposed to be a correction to the 1941's theory. Following the new ideas, an intermittent energy cascade should exist in the inertial range thus, as a consequence, corrections to the scaling laws prediced by 1941's theory should to be taken in account. Since that, intermittency has became the central problem in fully developed turbulence. Another question which still remains from the discussion between Kolmogorov and Landau is that concerning to the universality of the second order structure constant, known as the Kolmogorov constant. Some theoreticians claim that this constant should be Reynolds' number dependent, however experimental evidences contradict themselves. 14
In this work, based on structure function of several orders of velocity, temperature and a passive scalar, anisotropy is related to a strange behavior of velocity
odd-order structure functions. The Kolmogorov constant is determined in diferent flows and appear to be universal with the Reynolds' number. In addiction, the scatter and the dependence with the Reynolds' number found in the literature are explained as a consequence of anisotropy in the intertial subrange and imprecise determination of the dissipation rate. On other hand, experimental verification
of intemittency in inertial subrange through the correlation of the rate dissipation R²,²(r) is explained to be an undesired efect of anisotropy on the equations whose derivation is based on the isotropy assumption. The existence of intermittency correction coeficent μ of the second order structure funtion GR2 is attributed to be a
consequence of an arbitrary choice of the inertial subrange, nite Reynolds' number efect and another singularities. These conclusions lead to the idea that the classical theory of 1941 is correct in its original form and the discrepancies observed are due the nonexistence of a real fully developed turbulence state. / A teoria de turbulência completamenta desenvolvida de Kolmogorov, elaborada em 1941, prevê a existência de um intervalo de equilíbrio, onde leis de caráter universal descrevem as quantidades fenomenológicas associadas ao escoamento turbulento. Entretanto Landau criticou a universalidade destas leis alegando que um equilíbrio estatístico universal não seria alcançado, desde que há uma dependência na transferência de energia entre os turbilhões que pertencem ao intervalo de equilíbrio e os turbilhões externos a este intervalo. Desta discussão entre Kolmogorov e Landau, surgiu em 1962 uma teoria de correção à de 1941. Esta teoria prevê a existência de uma cascata de energia intermitente entre os turbilhões pertencentes ao intervalo inercial de equilíbrio. Desde então intermitência tornou-se o centro das pesquisas em turbulência bem desenvolvida. Outra questão que ainda é motivo de discussão é a universalidade da constante da função estrutura de segunda ordem prevista por Kolmogorov. Alguns teóricos argumentam que esta constante seria dependente do número de Reynolds do escoamento, entretanto as evidências experimentais são contraditórias. Na presente análise, baseado em funções estrutura de diversas ordens de velocidade, temperatura e um escalar passivo, a anisotropia é relacionada à um estranho comportamento das funções estrutura de velocidade de ordem ímpar. Além do 12 mais, o estudo aponta que a constante de Kolmogorov, determinada em diferentes
escoamentos, apresenta um comportamento universal com o número de Reynolds. Adicionalmente, o espalhamento desta constante em torno das médias e a dependência com o número de Reynolds obtidos nos trabalhos encontrados na literatura são explicados como um efeito devido à anisotropia no sub-intervalo inercial e a determina ção imprecisa da taxa de dissipação. Por outro lado, a verificação experimental da
intermitência no sub-intervalo inercial através da correlação da taxa de dissipação R²,²(r) é explicada ser um efeito indesejado de anisotropia nas equações baseadas na hipótese de isotropia. A existência de um valor significativo para o coeficiente de correção de intermitência μ da função estrutura de segunda ordem GR2 é atribuído à uma escolha arbitrária do sub-intervalo inercial e a efeitos de número de Reynolds bonito e outras singularidades. Desta forma conclui-se que a teoria clássica de 1941 está correta na sua forma original e as discrepâncias observadas originalmente são devido a não existência de um estado de turbulência completamente desenvolvida.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/9184 |
| Date | 03 May 2006 |
| Creators | Welter, Guilherme Sausen |
| Contributors | Degrazia, Gervásio Annes, Ramos, Fernando Manuel, Acevedo, Otávio Costa |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Física, UFSM, BR, Física |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 100500000006, 400, 500, 500, 300, 500, 0cdbcef7-157f-4afc-832e-3ef4278782cc, e6c7ca99-7cea-4688-b0f9-797a32662b5d, a31bfb4e-e828-45c8-8de1-a4e8c46c32e0, ea185db5-1bdf-4651-9915-96f8102d7ee0 |
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