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Análisis CFD del flujo de suspensión de fibras turbulentas

Autores: Shankar, Vijay; Lundberg, Anton; Pamidi, Taraka; Landström, Lars-Olof; Johansson, Örjan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Análisis CFD del flujo de suspensión de fibras turbulentas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Modelo
Flujo de suspensión de fibra
Función de distribución de orientación
Momento del fluido
Detalle anisotrópico
Datos experimentales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se propone un nuevo modelo para el flujo de suspensión de fibras turbulentas al introducir un modelo para la función de distribución de orientación de fibras (ODF). El acoplamiento entre las fibras suspendidas y el momento del fluido se introduce a través de los tensores de orientación de fibras de segundo y cuarto orden, respectivamente. A partir de la ODF modelada, se deriva un método para construir expresiones explícitas para los componentes de los tensores de orientación como funciones del campo de flujo. La implementación del método proporciona un modelo de fibra que incluye el detalle anisotrópico de las tensiones introducidas debido a la presencia de las fibras, mientras que es significativamente más económico que resolver el transporte de la ODF y calcular los tensores de orientación mediante integración numérica en cada iteración. El modelo fue validado y ajustado utilizando datos experimentales de flujo sobre un escalón orientado hacia atrás. El modelo fue luego validado aún más con datos experimentales de un flujo de canal de suspensión de fibras turbulentas. También se realizaron simulaciones utilizando un modelo de fluido viscoplástico de Bingham para comparación. El modelo ODF y el modelo de Bingham tuvieron un rendimiento razonablemente bueno en las áreas de flujo turbulento, y este último modelo demostró ser ligeramente mejor dadas las configuraciones de parámetros probadas en el presente estudio. El modelo ODF puede tener un buen potencial, pero se necesita un estudio más riguroso para evaluar completamente el modelo.

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