Descomposición helicoidal de turbulencia rotante

En esta tesis se presenta un estudio de turbulencia rotante en tres dimensiones mediante simulaciones numericas directas. En turbulencia tridimensional, la energia y la helicidad que son constantes de movimiento de la ecuacion de fluidos sin viscosidad, juegan un rol central. En este trabajo se aplico la descomposicion helicoidal de la velocidad en ondas con polarizacion positiva (+) y negativa (-) al estudio de espectros y ujos de energia y helicidad. Dicha descomposicion resulta muy util en el estudio de turbulencia rotante debido a que los modos helicoidales son soluciones exactas de ondas inerciales en fluidos en rotacion. Los modos helicoidales de la energia y la helicidad no se conservan por separado, sino que puede haber transferencias entre los modos con polarizaciones + y - de estas magnitudes. Para cada uno de los dos invariantes mencionados (energia y helicidad) existen cuatro flujos, que corresponden a las transferencias entre escalas y a las transferencias entre los modos helicoidales + y -. Los flujos de helicidad en los modos helicoidales + y - tienen un rango inercial mas corto que los flujos de energia. Sin embargo, el flujo de helicidad hacia las escalas peque~nas en los modos helicoidales + y -, y el flujo global de helicidad, tienen un rango inercial similar al de la energia. Este resultado fue observado previamente para turbulencia isotropa y homogenea sin rotacion, y en este trabajo se extiende al estudio de turbulencia rotante. Ademas, se estudio el espectro espacio-temporal de la energia, y de los modos helicoidales + y - de la misma. Se observo que la presencia de helicidad modifica la cantidad de energia que se concentra en ondas inerciales con diferentes direcciones de propagacion, estableciendo una direccion de propagacion privilegiada. En cambio, en simulaciones sin helicidad neta, las direcciones de propagacion de las ondas estan balanceadas, es decir, no hay una direccion de propagacion que concentre mas energia que otra. En esta tesis se presenta este fenomeno y se lo explica mediante la descomposicion helicoidal mencionada.