Modelación numérica de procesos de mezcla turbulentos inducidos por el viento en cuerpos de agua estratificados

Resumen

El presente trabajo reporta resultados de la simulación numérica de procesos de mezcla turbulentos, inducidos por la acción del viento sobre la superficie libre de cuerpos de agua estratificados establemente, usando para ello un modelo de cierre de dos ecuaciones del tipo k-ε. El trabajo se limita al caso unidimensional, asociado a la existencia de un gradiente nulo de presión en la dirección del viento, correspondiente a cuerpos de agua de longitud muy grande o muy pequeña, con respecto a su profundidad. Primeramente, y con el objeto de verificar el modelo numérico, se emplean observaciones experimentales con números de Richardson relativamente bajos. Posteriormente, la realización de experimentos numéricos permite caracterizar el proceso de mezcla con números de Richardson mayores que los obtenidos en laboratorio, con la ventaja adicional de eliminar efectos de escala. Se estima la velocidad adimensional de mezcla en función del número de Richardson, tanto para cuerpos de agua con estratificación inicial de densidad en dos capas, como para aquéllos con distribuciones lineales de densidad inicial, obteniendo para ambos casos resultados similares. El análisis de los resultados de la simulación permite concluir que las características de la turbulencia en la capa de mezcla superficial son muy similares para cualquiera de los dos tipos de estratificación estudiados, lo cual explica la similitud de la velocidad adimensional de mezcla obtenida en ambos casos.