Description of the transitional wake behind a strongly streamwise rotating sphere

Abstract

Se realizaron simulaciones numéricas directas para estudiar los regímenes de flujo en la estela de una esfera rotante a lo largo de la corriente principal, abarcando parámetros de rotación entre 0 y 3 y números de Reynolds (Re) laminares y transicionales de 250, 500 y 1000. Se encontró que la complejidad de la estela aumenta con mayores valores del parámetro de rotación (W) para todos los Re investigados. A bajos e intermedios Re, el flujo experimenta bifurcaciones sucesivas que incluyen regímenes periódicos, cuasi-periódicos e irregulares, siguiendo una ruta clásica hacia el caos. A bajos Re y alta rotación, el flujo está dominado por estructuras helicoidales, mientras que a Re=500 se observa una dinámica bistable, con cambios aleatorios entre regímenes cuasi-periódicos e irregulares. Finalmente, a Re=1000, el flujo es caótico desde W=0, y su dinámica está marcada por la rotación y desprendimiento masivo de bucles de vórtices.