Análise de estabilidade linear em plumas hipopicnais

Abstract

Correntes de densidade são iniciadas quando dois fluidos de diferentes densidades entram em contato, dando início a um movimento relativo entre ambos. Esta diferença de densidades pode ser causada por diferenças de temperaturas, concentração de salinidade, presença de partículas em suspensão, entre outros. Quando estes dois fluidos além de apresentarem diferentes densidades apresentam diferentes propriedade difusivas é dito que existe dupla difusividade. O objetivo deste estudo é investigar, através da teoria da estabilidade linear, como as instabilidades, que se desenvolvem em correntes de densidade sob efeitos de deposição de partículas em suspensão e de dupla difusividade, podem influenciar na transição a turbulência. Para cumprir este objetivo foi desenvolvido um código computacional através do ambiente Julia cuja validação foi realizada a partir dos resultados de um estudo presente na literatura. Posteriormente, resultados foram obtidos para as duas condições citadas anteriormente, onde foi constatado que existem valores críticos relacionados às dimensões das partículas a partir do qual o escoamento é sempre instável e também valores críticos da relação entre as propriedades difusivas onde a dupla difusividade não interfere no desenvolvimento das instabilidades.

Density currents initiate when two fluids of different densities come into contact, allowing relative movement between them. Differences in density usually are caused by temperature, salinity concentration, the presence of particles, among others. When these two fluids in addition to having different densities have different diffusive properties it is said that double diffusivity exists. This work aims at the investigation, through linear stability theory, of how the density currents instabilities that develop from particle deposition effects and double diffusivity can influence the transition to turbulence. A computer code, designed in Julia language, was initially validated with results avaiable in the literature. Subsequently, results were obtained for the two conditions cited above, they show critical values related to the particle size at which the flow is always unstable and also on the relationship of critical values between diffusive properties where double diffusivity does not interfere with instabilities development.