Tesis
Espectro de la energía cinética turbulenta para la capa limite planetaria
Autor
Alva Castillo, Gilberto Sebastián
Institución
Resumen
The Planetary boundary layer (PBL) of the atmosphere that encircles the earth, influenced by thermal fluxes as a product of the solar warming, presents daily turbulent variations of the spectrum of its energy, which affects the normal development of life of all the living beings of our planet. Therefore, it is necessary to know and interpret the variations of this spectrum.This fact leads us to find out:A model of the variation of the spectrum of the energy in the PBL as well as to estimate an analytical solution and develop algorithms to find out and validate such a solution.By using results based in knowledge, experiment, analogy and dimensionalities of the equations, the equations that govern the movement of the fluids in the universe, space – time, adequate to the parameters of the PBL were determined. The use of the Fourier analysis allowed us to determinate the equations of the variation of the turbulent kinetic energy TKE) in the PBL. The difficulty of the solutions of this model led us to consider the case of the homogenous and isotropic fluids to determinate the transference of the energy among wake numbers. Likewise, by considering special conditions of the mechanical and thermal forces presented in the PBL. as well as following the suggestion from Kristensen and Lenschow (1989) and by using the results of the parameters experimentally obtained by Nunes et al.,(2003), the turbulent energy was analytical determined.In this research, the equation in wave numbers of the variations of the turbulent and Kinetic Energy, associated to the Planetary Boundary Layer, related to its variations given in the neutral and convective boundary layer as well as its solution and numerical and analytical interpretation was found. La Capa Límite Planetaria,(PBL) capa de la atmósfera que rodea a la tierra influenciada por flujos termales producto del calentamiento solar, presenta diariamente variaciones turbulentas del espectro de su energía; hecho que afecta el normal desarrollo de la vida de todos los seres vivientes de nuestro planeta. De allí que, es necesario, conocere interpretar las variaciones de este espectro. Este hecho nos plantea encontrar:Un modelo de la variación del espectro de la energía en la PBL. Estimar una solución analítica y desarrollar algoritmos para interpretar y validar dicha solución.Usando resultados de la base del conocimiento, la experimentación, la analogía y la dimensionalidad de ecuaciones, se determinó las ecuaciones que rigen el movimiento de los fluidos en el universo espacio- tiempo relacionadas a los parámetros de la PBL. El uso del análisis de Fourier, permitió determinar la ecuación de la variación de la energía cinética turbulentaen la PBL. La dificultad de la solución de este modelo, nos llevó a considerar el caso de fluidos homogéneos e isotrópicos, para determinar la transferencia de la energía entre números de onda. Haciendo adecuaciones a las fuerzas mecánicas y termales que se presentan en la PBL, siguiendo lineamientos de Kristensen y Lenschow (1989) y usando los resultados de los parámetrosobtenidos experimentalmentepor Nunez et al. (2003). se determinó analíticamente la energía turbulenta .En la presente investigación se ha encontrado la ecuación en números de onda de la variación de la Energía Cinética Turbulenta (TKE), asociada a la capa límite Planetaria, relacionada a sus variaciones dadas en la capa límite neutral y convectiva, su solución e interpretación analítica y numérica. Tesis