Leis de escala e análise do fenômeno de intermitência em turbulência bem desenvolvida
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Data
2010-10-15Autor
Welter, Guilherme Sausen 
Primeiro orientador
Degrazia, Gervasio Annes
Primeiro membro da banca
Moriconi, Luca
Segundo membro da banca
Bodmann, Bardo Ernst Josef
Terceiro membro da banca
Acevedo, Otavio Costa
Quarto membro da banca
Mombach, Jose Carlos Merino
Metadata
Mostrar registro completoResumo
O 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.