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Analizando la Influencia del Número de Dean en un Toroidal Acelerado: Perspectivas de la Velocimetría de Imágenes de Partículas con Giroscopio (PIVG)

Autores: Elaswad, Ramy; El-Sheimy, Naser; Mohamad, Abdulmajeed

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Analizando la Influencia del Número de Dean en un Toroidal Acelerado: Perspectivas de la Velocimetría de Imágenes de Partículas con Giroscopio (PIVG)


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Dinámica de fluidos computacional
Recipiente toroidal
Velocimetría de imágenes de partículas
Flujo primario
Patrones de flujo secundarios
Número de Dean

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) se utilizaron en este estudio para explorar de manera integral la dinámica de fluidos dentro de un recipiente toroidal acelerado, específicamente aquellas centrales a la tecnología de Giroscopio de Velocimetría de Imágenes de Partículas (PIVG). Para asegurar la robustez de nuestras simulaciones, realizamos sistemáticamente estudios de convergencia de mallas y cuantificamos incertidumbres, afirmando la estabilidad, precisión y fiabilidad de nuestra malla computacional y resultados. La validación exhaustiva contra datos experimentales confirmó aún más la fidelidad de nuestras simulaciones, enfatizando la fidelidad del modelo. Dado que el PIVG está diseñado para abordar el flujo primario a través del tubo toroidal, nos centramos en la interacción entre los flujos primario y secundario para proporcionar información sobre la dinámica relevante del fluido. En nuestra investigación que abarcó números de Dean (De) de 10 a 70, analizamos diversos aspectos, incluidos el flujo primario, los patrones de flujo secundario, la distribución de presión y la interrelación entre los flujos primario y secundario dentro de estructuras toroidales, ofreciendo una visión integral a lo largo de este rango. Nuestra investigación indicó estabilidad y dinámica de fluidos completamente desarrollada dentro del tubo toroidal bajo velocidad angular acelerada, particularmente para bajos De. Además, identificamos un número de Dean óptimo de 11, que correspondía a dimensiones ideales para la geometría toroidal con un radio de curvatura de 25 mm y un diámetro de sección transversal de 5 mm. Este estudio mejora nuestra comprensión de la dinámica de fluidos toroidales y destaca el papel fundamental de la CFD en la optimización del diseño de recipientes toroidales para tecnologías avanzadas de navegación.

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