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dc.contributor.advisorDegrazia, Gervásio Annes
dc.creatorMartins, Luís Gustavo Nogueira
dc.date.accessioned2017-03-04T18:08:42Z
dc.date.available2017-03-04T18:08:42Z
dc.date.issued2008-12-18
dc.date.submitted2008
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/2710
dc.descriptionTrabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Curso de Física, RS, 2008.por
dc.description.abstractAlthough the understanding of turbulence is essential in many areas of science and technology, yet very little is known about its structure and its phenomenology. Since the first statistical models of decades of forty and sixty of the last century, few were really important contributions made to help qualitatively and quantitatively describe this phenomenon. The great complexity of turbulence is attributed to a characteristic phenomenon called intermittency, which is considered a "signature"of the turbulence and is associated with the variance of the rate of dissipation of energy distribution in different scales. The statistical parameter associated with this phenomenon is called the intermittency exponent (μ). The intermittency on small scales has been the main object of searches in turbulence over the past 46 years, so much effort has been applied in determining the parameter μ. The direct determination of the intermittency exponent with the use of experimental data is made by calculating the correlation of turbulent energy kinetic dissipation field (h(2(x + r)2(x)i ∼ r −μ ). Another method less accurate but also very popular, used to estimate indirectly μ is through the sixth order structure function (hu((x + r) − u(r)) 6 i ∼ r 2−μ ). However, to ensure a convergence statistics, these methods require long time series of high frequency and high quality provided by the hot wire anemometer, which require frequent calibrations. This type of anemometer are used mainly in the wind tunnel, where the experimental conditions are well controlled. Due to great the Atmospheric Boundary Layer (ABL) variations throughout the day, sonic anemometer are widely used in field experiments because they require much less frequently calibrations. However, the low sampling rate (∼ 10 a 30Hz) of sonic anemometer, plus the experimental difficulties results in a coarse and low resolution data series. In general, for a reliable direct estimation μ are needed tens of millions of points, which would require, in experiments in the CLA, a stationary signal of approximately 11 days (virtually impossible to acurr). Due to these implications, ( BASU; FOUFOULA-GEORGIOU; LASHERMES; ARNÉODO , 2007) proposed an alternative method for estimating the intermittency exponent for short and low frequency series using the Magnitude Cumulant Analysis together with the Surrogate Analysis. This methodology has been applied to ABL turbulent time series, which allowed us to estimate with good precision the intermittency exponent for these data. The results obtained through of the Magnitude Cumulantes Analysis are as precise as the values of μ estimated directly with wind tunnel data and ABL more elaborate experiments. The great importance to obtaining this exponent (μ) is that through of their behavior analysis in the presence of different conditions of atmospheric stability, was able to verify that the inertial range is affected by the large scale events, in this case, by different forcing generators of turbulence, contrary to classical idea where the inertial range is not influenced by large eddies anisotropy.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectTurbulênciapor
dc.titleEstabilidade na camada limite atmosférica e intermitência nas pequenas escalaspor
dc.title.alternativeAtmospheric boundary layer stability and small scale intermittencypor
dc.typeTrabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãopor
dc.degree.localSanta Maria, RS, Brasilpor
dc.degree.graduationFísicapor
dc.description.resumoEmbora a compreensão da turbulência seja fundamental em inúmeras áreas da ciência e tecnologia, ainda muito pouco se sabe sobre sua estrutura e sua fenomenologia. Desde os primeiros modelos estatísticos das décadas de quarenta e sessenta do século passado, poucas foram as contribuições realmente relevantes apresentadas no sentido de ajudar a descrever quantitativa e qualitativamente este fenômeno. A grande complexidade da turbulência é atribuída à um fenômeno característico chamado intermitência, que é considerado uma “assinatura” da turbulência e está associado à variância da distribuição da taxa de dissipação de energia nas diferentes escalas. O parâmetro estatístico associado a este fenômeno é o chamado expoente de intermitência (μ). A intermitência em pequenas escalas tem sido o principal objeto de pesquisas em turbulência nos últimos 46 anos, sendo assim, muitos esforços tem sido aplicados na determinação do parâmetro μ. A determinação direta do expoente de intermitência com o uso de dados experimentais é feita através do cálculo da auto-correlação da taxa de dissipação da energia cinética turbulenta (h(2(x + r)2(x)i ∼ r −μ ). Um outro método menos preciso, mas também muito popular, utilizado para estimar indiretamente μ é através da função estrutura de sexta ordem (hu((x + r) − u(r)) 6 i ∼ r 2−μ ). Porém, para garantir um convergência estatística, estes dois métodos exigem séries temporais longas de alta freqüência e ótima qualidade providas por anemometros de fio quente, que exigem freqüentes calibrações. Este tipo de anemômetros são usados principalmente em túneis de vento, onde as condições experimentais são bem controladas. Devido a grande variabilidade ao longo do dia da Camada Limite Atmosférica (CLA), anemômetros sônicos são largamente utilizados em experimentos de campo por necessitarem de calibrações muito menos freqüentes. No entanto, a baixa taxa de amostragem (∼ 10 a 30Hz) do anemômetro sônico, somada as dificuldades experimentais, resulta em uma série de dados grosseiros e de baixa resolução. Em geral, para uma estimativa direta confiável de μ são necessários dezenas de milhões de pontos, o que exigiria, em experimentos na CLA, um sinal estacionário de aproximadamente 11 dias (praticamente impossível). Devido a essas implicações, ( BASU; FOUFOULA-GEORGIOU; LASHERMES; ARNÉODO , 2007) propuseram um método alternativo para estimar o expoente de intermitência para séries curtas e de baixa freqüência utilizando a Análise da Magnitude dos Cumulantes em conjunto com a Análise Surrogate. Esta metodologia foi aplicada a séries temporais de turbulência na CLA, que nos permitiu estimar com uma ótima precisão o expoente de intermitência para estes dados. Os resultados obtidos através da Análise da Magnitude dos Cumulantes são tão precisos quanto os valores de μ estimados diretamente com dados obtidos em túnel de vento e em experimentos mais elaborados na CLA. A grande importância da obtenção deste expoente (μ) é que através da análise do seu comportamento na presença de diferentes condições de estabilidade da atmosfera, foi possível verificar que o intervalo inercial é afetado pelos eventos de grandes escalas, neste caso, pelos diferentes forçantes geradores da turbulência, contrariando a clássica idéia de que o intervalo inercial não sofre influência da anisotropia dos grandes turbilhões.por
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Naturais e Exataspor


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