🔹 Titolo: Probability Density Function for particle accelerations in Turbulence and the structure of vortices
🔹 Speaker: Gerardo Ruiz Chavarría (Facultad de Ciencias, UNAM, MEXICO)
🔹 Abstract: Negli ultimi decenni sono state condotte numerose indagini sul moto delle particelle in un flusso turbolento. L'uso di telecamere ad alta velocità e del sonar Doppler ha permesso di misurare la velocità e l'accelerazione delle particelle all'interno del fluido. Dai dati sperimentali è stata calcolata la funzione di densità di probabilità (pdf) dell'accelerazione delle particelle. La pdf è fortemente non gaussiana con accelerazioni fino a 200g. L'esistenza di forti accelerazioni è stata messa in relazione con l'intrappolamento delle particelle nel nucleo del vortice. Per sostenere questa affermazione dobbiamo recuperare un'immagine classica di un vortice. In prima approssimazione, le particelle all'interno del nucleo del vortice (dopo aver sottratto la velocità di traslazione) si muovono come in una rotazione di corpo rigido. Quindi, le particelle di fluido si muovono lungo percorsi circolari. Abbiamo studiato la struttura dei vortici anulari per diversi valori del numero di Reynolds (Re), ma sempre in un regime laminare. I vortici sono stati prodotti espellendo il fluido contenuto in una scatola attraverso un foro circolare. La velocità è stata misurata sia con la Velocimetria a Immagine di Particella (PIV) sia con l'Anemometria a Filo Caldo, quest'ultima con una migliore risoluzione spaziale (abbiamo utilizzato una sonda con un diametro di 5 μm e lunga 0,5 mm). Nel nucleo del vortice la velocità tangenziale è proporzionale alla distanza dal centro. Per un esperimento corrispondente a un numero di Reynolds Re=1200 abbiamo osservato che la velocità tangenziale passa da -1 m/s a 3 m/s attraverso una distanza di 4 mm. In questo caso, l'accelerazione delle particelle nel limite esterno del nucleo raggiunge il valore a = 2^2 /2 × 10-3 = 2000 m/s 2 . In questo lavoro studiamo le dimensioni del nucleo del vortice e l'accelerazione delle particelle di fluido per vortici con diversi valori del numero di Reynolds. Discutiamo l'andamento osservato quando il numero di Reynolds aumenta e il ruolo dello stiramento del vortice nel produrre forti accelerazioni in un flusso turbolento.
