Un estudio visual del flujo de cizallamiento turbulento

Se fotografió y analizó la región exterior de una capa límite turbulenta a lo largo de una placa plana; además, también se realizaron observaciones limitadas en el área de la pared. La técnica consistió en suspender partículas sólidas muy pequeñas en agua y fotografiar su movimiento con una cámara de alta velocidad que se movía con el flujo. El evento más importante observado en la región exterior fue el movimiento del fluido que, en la visión convectada de la cámara en movimiento, apareció como un vórtice transversal. Este fue un movimiento a gran escala transportado aguas abajo casi paralelo a la pared con una velocidad promedio ligeramente menor que la media local. Parecía ser el resultado de una interacción de inestabilidad entre el fluido acelerado y desacelerado, y se cree que está estrechamente asociado con las eyecciones en la región de la pared. El vórtice transversal fue parte de una secuencia determinista de eventos; aunque estos eventos ocurrieron de manera aleatoria en el espacio y el tiempo. El primero de estos eventos fue un flujo desacelerado que exhibía velocidades considerablemente menores que la media local. Fue inmediatamente seguido por un flujo acelerado. Ambos eventos se extendieron desde cerca de la pared hasta la región exterior lejana. Su interacción resultó en la formación de uno o más vórtices transversales. Mientras el vórtice transversal fue transportado aguas abajo, se eyectaron hacia afuera elementos de fluido a pequeña escala, originándose en el área de la pared del flujo desacelerado (evento de eyección). Después de viajar cierta distancia hacia afuera, los elementos eyectados interactuaron con el fluido acelerado que venía en la región de la pared y fueron posteriormente arrastrados aguas abajo (evento de barrido). La secuencia de eventos terminó con dos movimientos a gran escala. Las contribuciones positivas y negativas estimadas al esfuerzo de Reynolds instantáneo durante los eventos fueron muchas veces más altas que los valores medios locales.