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Tesis:

Instability and topology bifurcations on a hemisphere-cylinder at high angle of attack.

  • Autor: LE CLAINCHE MARTINEZ, Soledad

  • Título: Instability and topology bifurcations on a hemisphere-cylinder at high angle of attack.

  • Fecha: 2013

  • Materia: Sin materia definida

  • Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS AERONAUTICOS

  • Departamentos: MOTOPROPULSION Y TERMOFLUIDODINAMICA

  • Acceso electrónico: http://oa.upm.es/23323/

  • Director/a 1º: THEOFILIS, Vassilios
  • Director/a 2º: RODRIGUEZ ALVAREZ, Daniel

  • Resumen: La configuración de un cilindro acoplado a una semi-esfera, conocida como hemispherecylinder, se considra como un modelo simplificado para numerosas aplicaciones industriales tales como fuselaje de aviones o submarinos. Por tanto, el estudio y entendimiento de los fenómenos fluidos que ocurren alrededor de dicha geometría presenta gran interés. En esta tesis se presenta la investigación del origen y evolución de los, ya conocidos, patrones de flujo (burbuja de separación, ’horn’ vortices y ’leeward’ vortices) que se dan en esta geometría bajo condiciones de flujo separado. Para ello se han llevado a cabo simulaciones numéricas (DNS) y ensayos experimentales usando la técnica de Particle Image Velocimetry (PIV), para una variedad de números de Reynolds (Re) y ángulos de ataque (AoA). Se ha aplicado sobre los resultados numéricos la teoría de puntos críticos y se ha obtenido por primera vez para esta geometría, un diagrama de bifurcaciones que clasifica los diferentes regímenes topológicos en función del número de Reynolds y del ángulo de ataque. Por otro lado, con el objeto de determinar las estructuras presentes en el flujo y sus frecuencias asociadas, se han usado distintas técnicas de análisis: Proper Orthogonal Decomposition (POD), Dynamic Mode Decompositions (DMD) y análisis de Fourier. Dichas técnicas se han aplicado sobre los datos experimentales y numéricos, demostr´andose la buena concordancia entre ambos resultados. Finalmente, se ha encontrado en ambos casos, una frecuencia dominante asociada con una inestabilidad de los vórtices ’leeward’.