Este texto está orientado fundamentalmente como libro de referencia en un curso de seis meses dedicado a difusión turbulenta en licenciaturas de Ciencias. También se puede emplear como guía rápida por quienes deseen una introducción a la modelización y tratamiento, desde un punto de vista físico, de los problemas de contaminación medio ambientales. Para poder seguir el texto son necesarios conocimientos de Física General, Álgebra y Análisis Matemático, así como una informática a nivel de programación. Aún así, se ha procurado introducir al lector de forma gradual recurriendo a explicaciones breves cuando ha sido necesario. Algunas cuestiones son de índole puramente matemática y pueden ser obviadas en una primera lectura, recomendándose su estudio para poder comprender completamente el material presentado. Asímismo se ha procurado que el texto sea lo más autocontenido posible, lo cual tiene ventajas y bastantes inconvenientes.
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- Índice
- Prólogo
- Nomenclatura
- Capítulo 1. Conceptos esenciales
- 1.1 Definiciones
- 1.1.1 Difusión
- 1.1.2 Concentración
- 1.1.3 Flujo
- 1.2 La ecuación clásica de la difusión
- 1.2.1 Ley de Fick
- 1.2.2 Conservación de la masa y la ecuación clásica de la difusión
- 1.3 Soluciones básicas de la ecuación de difusión
- 1.3.1 Fuente puntual instantánea
- 1.3.2 Fuente de tamaño inicila finito
- 1.3.3 Extensión a 2D y 3D
- 1.3.4 Fuente continua
- 1.3.5 Fuente continua e inclusión de campo de velocidades
- 1.3.6 Inclusión de fronteras
- 1.4 Combinando soluciones
- 1.5 Movimiento Browniano
- 1.5.1 Algunos apuntes históricos
- 1.5.2 La ecuación de Langevín
- Capítulo 2. Métodos analíticos y numéricos
- 2.1 Introducción
- 2.2 Métodos analíticos
- 2.2.1 Método de separación de las variables
- 2.2.2 Método de las transformadas integrales
- 2.3 Métodos numéricos
- 2.3.1 Introducción
- 2.3.2 Método explícito
- 2.3.3 Método implícito
- 2.3.4 Método de Crank-Nicholson
- 2.3.5 Comparación
- 2.4 Método de direcciones implícitas alternas
- 2.4.1 El esquema ADI
- 2.4.2 Ejemplo de aplicación del esquema ADI
- 2.5 Inclusión de campo de velocidades
- 2.6 Hacia una formulación integral
- Capítulo 3. Métodos estadísticos en el estudio de la difusión
- 3.1 Introducción
- 3.2 Estadística básica de la difusión turbulenta
- 3.2.1 Introducción: observables en turbulencia
- 3.3 Conceptos de turbulencia
- 3.3.1 Introducción
- 3.3.2 Algunos apuntes históricos
- 3.3.3 Escala de turbulencia, espectro y cascada de energía
- 3.4 Métodos eulerianos y lagrangianos
- 3.5 Dispersión debida a un campo de velocidades estacionario
- 3.5.1 El teorema fundamental
- 3.5.2 Procesos estacionarios
- 3.5.3 Teorema de Taylor para un SRI
- 3.5.4 Algunas consecuencias del Teorema de Taylor
- 3.6 Teorema de Taylor para un SRNI
- 3.7 Funciones de autocorrelación
- 3.8 Tensores de dispersión
- 3.8.1 Introducción y base experimental
- 3.8.2 Objetivo y notación
- 3.8.3 Caracterización estadística. Tensores de dispersión
- 3.9 Historia de una nube puntual concentrada
- 3.10 Difusión turbulenta aparente
- Capítulo 4. Coeficientes turbulentos: definición y estimación
- 4.1 Introducción
- 4.2 Ecuaciones del movimiento turbulento
- 4.2.1 La ecuación de continuidad promediada
- 4.2.2 Ecuación del movimiento promediada
- 4.2.3 Ecuación de conservación de sal y del calor promedio
- 4.3 Coeficientes turbulentos
- 4.3.1 Tensiones de Reynolds y viscosidad turbulenta
- 4.4 Estimación de coeficiente turbulentos en problemas oceanográficos
- 4.4.1 Estimación del coeficiente turbulento para el intercambio vertical de momentum
- 4.4.2 Empleando diagramas T-S
- 4.5 Estimación de coeficientes turbulentos en la atmósfera
- Capítulo 5. Difusión en medios estratificados
- 5.1 Introducción
- 5.2 Ecuaciones fundamentales
- 5.3 Forma aproximada de las ecuaciones
- 5.4 Ecuaciones del flujo turbulento
- 5.5 Ecuación de la energía turbulenta
- 5.6 Techos y suelos de difusión
- 5.7 Difusión en medios continuamente estratificados
- 5.8 Autocorrelación de velocidades
- 5.9 Cinemática de plumas afectadas por flotación
- Apéndice A. Propiedades del agua de mar. Diagramas Temperatura - Salinidad
- A.0.1 Introducción
- A.0.2 Densidad
- A.0.3 Sobre las medidas experimentales
- A.0.4 Diagramas TS
- Apéndice B. La ecuación internacional de estado IES80
- Apéndice C. Método de integración de Simpson
- Apéndice D. Integración de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales
- D.1 Introducción
- D.2 Método explícito
- D.3 Método implícito
- D.4 Método de Crank- Nicholson
- D.5 Solución de sistemas de ecuaciones tri-diagonales
- Apéndice E. Para saber más
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