El número de formación de anillos de vórtice formados en un flujo de fondo uniforme

Se estudia experimentalmente la formación de anillos de vórtice generados por un chorro iniciado de forma impulsiva en presencia de un flujo de fondo uniforme para extender resultados previos. Se utiliza un mecanismo de pistón-cilindro para generar los anillos de vórtice y el flujo se proporciona a través de una cubierta transparente que rodea el cilindro. Se utiliza velocimetría de imágenes de partículas digitales (DPIV) para medir el desarrollo de la vorticidad del anillo y su eventual separación del chorro generador para relaciones de la velocidad del flujo de fondo respecto a la velocidad del chorro (Rₕ) en el rango de 0 a 0.85. La escala de tiempo de formación para que el anillo obtenga circulación máxima y se separe del chorro generador, llamada número de formación (F), se determina como una función de Rₕ utilizando mediciones de DPIV de la circulación y una definición generalizada de tiempo de descarga adimensional o 'tiempo de formación'. Se consideran tanto la iniciación simultánea como la iniciación retardada del flujo de fondo. En todos los casos, una caída abrupta en F (que ocurre en un rango de 0.1 en Rₕ) está centrada alrededor de una relación de velocidad crítica (R₂ₑ₈ₓ). A medida que se retrasaba la iniciación del flujo de fondo, la magnitud de la caída en F y el valor de R₂ₑ₈ₓ disminuían. Se formula un modelo cinemático basado en las velocidades relativas del anillo en formación y la capa de cizallamiento del chorro, que predice correctamente la separación del anillo de vórtice para Rₕ \, >\, R₂ₑ₈ₓ. Los resultados del modelo indican que la reducción en F a grandes Rₕ está directamente relacionada con la mayor velocidad convectiva proporcionada al anillo por el flujo de fondo.