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Project: Estudios de dispersi贸n turbulenta en flujos oce谩nicos. (CB-2010 Conacyt). 
Responsable: Luis  Zavala  Sans贸n
Tipo de proyecto: Proyecto Conacyt
Resumen: La dispersi贸n de trazadores pasivos o activos en un flujo turbulento es un problema fundamental que continua abierto. Por trazadores se entiende toda aquella propiedad, sustancia o material que es sujeto de ser transportado o dispersado por el movimiento del fluido. Se puede tratar de contaminantes, material bioll贸gico, propiedades f铆sicas, etc. Las preguntas esenciales en un problema de este tipo se relacionan con el origen (integracion al pasado) o el pron贸stico integraci贸n al futuro) del trazador en cuesti贸n: de d贸nde viene, a d贸nde va, cu谩nto tiempo tarda en transitar de un lugar a otro, qu茅 regiones visita durante su trayecto, cu谩l es su concentraci贸n, entre otras. El tratamiento cl谩sico consiste en el planteamiento de la ecuaci贸n de advecci贸n-difusi贸n para el trazador. La advecci贸n se refiere al transporte del material de un lugar a otro debido al movimiento del fluido, mientras que la difusi贸n se debe a movimientos moleculares aleatorios (Crank, 1975). Cuando el movimiento del fluido es turbulento las propiedades de dispersi贸n se vuelven dependientes de las diversas escalas espaciales y temporales del flujo. Dado que la turbulencia misma es un problema no resuelto en la mec谩nica de fluidos, se comprende inmediatamente
que la dispersi贸n sigue siendo un problema no cerrado. M谩s a煤n, en sistemas complejos como los oc茅anos existe un gran variedad de fen贸menos adicionales que intervienen en los procesos de dispersi贸n: la estratificaci贸n vertical, los forzamientos externos (viento, radiacion solar), efectos topogr谩ficos, entre muchos otros.

En este proyecto se plantea el estudio de fenomenos de dispersi贸n en sistemas unidos turbulentos mediante argumentos te贸ricos, simulaciones num茅ricas y experimentos de laboratorio. El an谩lisis te贸rico se basar铆a en dos vertientes. Por un lado, se aplicar谩n conceptos y herramientas bien conocidos para medir la dispersi贸n en un medio fluido. Dado que la trayectoria de un trazador depende de las caracter铆sticas de la turbulencia, dichas medidas se basan en la informaci贸n estad铆stica de un gran n煤mero de trazadores (ver Metodolog铆a). Un factor adicional a tomar en cuenta es la influencia de la presencia de fronteras laterales en los procesos de dispersi贸n. En efecto, las propiedades dispersivas de la turbulencia se pueden ver afectadas cuando el fluido se encuentra confinado en un dominio cerrado o semi-cerrado (Artale et al. 1997).

Por otro lado, se recurrir谩 al desarrollo y aplicaci贸n de conceptos de redes complejas, lo cual constituye un procedimiento poco convencional pero muy prometedor para el estudio de la dispersi贸n turbulenta. Esencialmente, una red es un conjunto de nodos interconectados mediante algunas reglas espec铆ficas (f铆sicas o abstractas) que representan las interacciones entre ellos. Una revisi贸n bastante completa sobre la clasificaci贸n, aspectos te贸ricos y pr谩cticos
de redes complejas es la de Boccaletti et al. (2006).

El tipo de redes que se estudiar谩 en este proyecto son redes ramificantes (branching networks, Harris, 1989), es decir, arreglos de ramas que se desenvuelven a partir de un origen com煤n. Existen diversos sistemas f铆sicos, biol贸gicos o geol贸gicos que presentan un arreglo de este tipo: sistemas de distribuci贸n de agua, r铆os, sistemas vasculares, estructuras arb贸reas, etc. Las propiedades de las redes ramificantes pueden tener aplicaciones relevantes. Por ejemplo, Franco et al. (2006) estudiaron el flujo de agua a lo largo de redes de tuber铆as con la fnalidad de optimizar el transporte del fluido, obtener parametros de control del flujo o detectar fallas en la red. A pesar de que una amplia variedad de redes en la naturaleza tiene un car谩cter ramificante, en la literatura sobre el tema se advierte que muchas de sus propiedades fundamentales no han sido descritas de manera general. Esto dio lugar al estudio de Gonz谩lez-Villanueva y Zavala Sans贸n (2011) sobre redes ramifiantes ideales aplicadas a diversos elementos f铆sicos: ramas perfectas con generacione
Vigencia: (2012-02-17 - 2015-04-20)

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