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dc.creatorWelter, Guilherme Sausen
dc.date.accessioned2017-05-08
dc.date.available2017-05-08
dc.date.issued2010-10-15
dc.identifier.citationWELTER, Guilherme Sausen. Scaling laws and analysis of the intermittency phenomenon inwell-developed turbulence. 2010. 111 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria, 2010.por
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/3913
dc.description.abstractThis study presents a review of the statistical theory for the inertial range of welldeveloped turbulent flows. The main focus of the study is on the experimental estimation of the so called intermittency exponent through recently developed statistical methods and its possible dependence on large scale mechanisms. The analysis employed allows to observe that even in very high Reynolds number, as those occurring in atmospheric boundary layer flows, clear scaling laws (power laws) are never observed in the inertial range. Comparing the non-scaling invariant models proposed in the literature, it is observed that the logarithmic scaling (SREENIVASAN; BERSHADSKII, 2006b) is suitable for all turbulence scenarios analyzed. Likewise, the classic isotropicincompressibility relation S⊥ 2 (r)/Sk 2(r), which relates longitudinal and transversal second rank tensors (structure functions), it is not constant but slightly dependent on the scale r in the inertial range. A recently developedmethodology for estimation of the intermittency coefficient (BASU et al., 2007) was modified according to the logarithmic scaling model in order to include the non-scaling invariance behavior. The new methodology allows obtaining more accurate estimations of the intermittency coefficient, even for short and noisy time series, as typically observed in sonic anemometry. The efficiency of the method is assessed by analysis of synthetic multifractal series and compared to wavelet-based multifractal formalism. Finally, the proposed methodology is applied to an atmospheric surface layer dataset and the variability of the estimations are assessed by employing a multifractal bootstrap method (PALU , 2008). Intermittency coefficients for velocity components and temperature are found to present large variability but no clear dependence on stability condition. It suggests that atmospheric stability does not directly affect the small-scale intermittency, therefore, other mechanisms may be responsible for the large variability found in the estimations.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.formatapplication/pdfpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectTurbulência bem-desenvolvidapor
dc.subjectIntermitênciapor
dc.subjectMultifractaispor
dc.subjectLeis de escalapor
dc.subjectNão-invariância de escalapor
dc.subjectWell-developed turbulenceeng
dc.subjectIntermittencyeng
dc.subjectMultifractalseng
dc.subjectScaling lawseng
dc.subjectNonscale invarianteng
dc.titleLeis de escala e análise do fenômeno de intermitência em turbulência bem desenvolvidapor
dc.title.alternativeScaling laws and analysis of the intermittency phenomenon inwell-developed turbulenceeng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoO presente estudo apresenta uma revisão da teoria estatística aplicada ao intervalo inercial de um escoamento turbulento bem desenvolvido. A investigação principal é centrada nas estimativas experimentais do chamado coeficiente de intermitência através de métodos estatísticos recentemente desenvolvidos e sua possível dependência nos mecanismos de grande escalas. A análise empregada permite observar que mesmo em escoamentos com número de Reynolds muito alto, como em camadas limite atmosféricas, não são observadas leis de escalas (leis de potência) no intervalo inercial de turbulência. Considerando-se as proposições de modelos não invariantes de escala sugeridos na literatura e empregando-se dados turbulentos tanto de túnel de vento como de camada limite atmosférica, verifica-se que a lei de escala tipo logarítmica (SREENIVASAN; BERSHADSKII, 2006b) descreve adequadamente o intervalo inercial em todos os cenários de turbulência analisados. Da mesma forma, a relação de isotropia e incompressibilidade clássica S⊥ 2 (r)/Sk 2(r), a qual relaciona tensores de segunda ordem (funções estrutura) longitudinais e transversais, não é constante e sim levemente dependente em r no intervalos inercial. Se observa que uma expressão baseada na lei de escala logarítmica descreve razoavelmente bem esta dependência em r. Uma metodologia de estimativa do coeficiente de intermitência recentemente desenvolvida (BASU et al., 2007) foi modificada para incluir o efeito de não invariância de escala de acordo com o modelo de lei de escala logarítmica. Esta nova metodologia permite se obter estimativas mais precisas de parâmetros de intermitência mesmo em séries de dados curtas e ruidosas, como as tipicamente obtidas por anemometria sônica na camada limite atmosférica. A eficiência do método é testada em séries multifractais sintéticas e comparada com resultados obtidos através de um formalismo multifractal baseado em ondaletas. Finalmente, dados de camada limite atmosférica superficial são analisados através da metodologia sugerida e variabilidade das estimativas são avaliadas com o emprego de uma ferramenta de reamostragem multifractal (PALU , 2008). Os parâmetros de intermitência para as três componentes de velocidade e temperatura apresentaram grande variabilidade em relação ao parâmetro de estabilidade atmosférica, entretanto não foi observado um padrão de dependência definido. Isto sugere que a estabilidade atmosférica não tem um papel significativo nas estatísticas do intervalo inercial, assim outros mecanismos devem ser os responsáveis pela grande variabilidade das estimativas.por
dc.contributor.advisor1Degrazia, Gervasio Annes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3195210233978887por
dc.contributor.referee1Moriconi, Luca
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3501144610898659por
dc.contributor.referee2Bodmann, Bardo Ernst Josef
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0254207534616281por
dc.contributor.referee3Acevedo, Otavio Costa
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8696858608013659por
dc.contributor.referee4Mombach, Jose Carlos Merino
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/7661373078999069por
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3844331833780478por
dc.publisher.countryBRpor
dc.publisher.departmentFísicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor


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