Dispersión de partículas en vórtices bidimensionales
Los remolinos oceánicos de mesoescala (con radios de decenas a cientos de kilómetros) tienen la capacidad de dispersar diversas propiedades físicas, químicas y biológicas a lo largo de distancias mucho mayores a su propio tamaño. En esta tesis se estudia la dispersión de partículas en tres vórtices...
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2020 |
| País: | México |
| Institución: | Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada |
| Repositorio: | Repositorio Institucional CICESE |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:cicese.repositorioinstitucional.mx:1007/3315 |
| Acceso en línea: | http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3315 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | info:eu-repo/classification/Autor/dispersión de partículas, dipolo de Chaplygin-Lamb, vórtices monopolares, vórtice de Rankine, ecuación diferencial estocástica info:eu-repo/classification/Autor/dispersion of particles, Chaplygin-Lamb dipole, monopolar vortices, Rankine vortex, stochastic differential equation info:eu-repo/classification/cti/1 info:eu-repo/classification/cti/25 info:eu-repo/classification/cti/2510 info:eu-repo/classification/cti/251007 |
| Sumario: | Los remolinos oceánicos de mesoescala (con radios de decenas a cientos de kilómetros) tienen la capacidad de dispersar diversas propiedades físicas, químicas y biológicas a lo largo de distancias mucho mayores a su propio tamaño. En esta tesis se estudia la dispersión de partículas en tres vórtices bidimensionales: Rankine, monopolar no aislado y el dipolo de Chaplygin-Lamb. La dispersión se modela numéricamente usando una ecuación estocástica cinemática, en la que la velocidad total de una partícula es igual a la del vórtice más una velocidad estocástica (caminata aleatoria), que representa una turbulencia homogénea. Para cada vórtice se hacen experimentos con miles de partículas y se calcula la varianza respecto al centro de masa en función del tiempo. Se compara la varianza obtenida entre un vórtice monopolar no aislado y un vórtice de Rankine por la semejanza entre sus perfiles de velocidad azimutal. Si las partículas se posicionan inicialmente cerca del punto máximo de velocidad azimutal, la varianza se comporta como en un vórtice irrotacional. En el caso del dipolo de Chaplygin-Lamb se usa el método de Runge-Kutta de 4o orden para resolver la ecuación estocástica. Debido a la geometría del dipolo conformado por un flujo interior y exterior, la varianza tiene un comportamiento diferente dependiendo en qué región se dispersen las partículas. El primer comportamiento se da en el flujo exterior, donde las partículas no sienten el corte de velocidad del flujo interior, resultando en una varianza que crece linealmente en el tiempo, análoga a la caminata aleatoria (dispersión estándar). El segundo ocurre cuando las partículas interactúan con la separatriz (frontera entre el flujo interior y exterior), ocasionando que la curva de la varianza se deforme creando una oscilación. El tercero es cuando las partículas inician en el interior (en uno de los polos): ahí se crean múltiples oscilaciones en la varianza debido a las elongaciones de las líneas de corriente y la circulación del flujo interior. |
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