Sobre el fenómeno de la autorrotación

Résumé

Esta tesis ha tratado sobre el fenómeno de la autorrotación consistente en la aparición de giro espontáneo cuando un líquido se vacía desde un contenedor a través de un pequeño orificio. Para ello, esta tesis ha abordado este fenómeno desde un punto de vista experimental y desde un punto de vista numérico. Experimentalmente, se han realizado mediciones cualitativas mediante la técnica de visualización con burbujas de hidrógeno, y cuantitativamente mediante la técnica LDA (Anemometría Láser). Estos experimentos se han llevado a cabo en un montaje experimental consistente en un contenedor cilindríco que es vaciado a través de un pequeño orificio en su base inferior y reinyectado en su parte superior mediante una bomba. Numéricamente, este problema es complejo de simular y para tal fin ha sido necesario desarrollar técnicas específicas para su resolución como, por ejemplo, la técnica de la zancada, que aumenta la velocidad de simulación de los códigos, la técnica de derivada adaptativa, que permite discretizar las ecuaciones en mallados no uniformes y un método basado en el método de proyección que permite imponer condiciones de contorno tipo Dirichlet a la presión, Con todas estas técnicas se ha desarrollado un nuevo código tridimensional en variables primitivas con el que se ha realizado un estudio lineal y no lineal del fenómeno. Las conclusiones más importantes a las que se ha llegado en este trabajo es que experimentalemente se ha determinado un Reynolds crítico, mostrando que este fenómeno está relacionado con una bifurcación supercrítica. Numéricamente, se ha llegado a la conclusión de que el fenómeno es linealmente estable y que las asimetrías geométricas son fundamentales en la aparición de giro espontáneo y en el mantenimiento del mismo.