Modelado matemático y análisis utilizando la técnica de nondimensionalización de la solidificación de un salpicón de sección variable
Autores: Sánchez-Pérez, Juan Francisco; Jorde-Cerezo, Guillermo; Fernández-Roiz, Adrián; Moreno-Nicolás, José Andrés
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado matemático y análisis utilizando la técnica de nondimensionalización de la solidificación de un salpicón de sección variable
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Solidificación
Proceso de enfriamiento
Método de simulación de redes
Método de diferencias finitas
Proceso térmico
Simulación numérica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
En este trabajo, el proceso de solidificación y enfriamiento de una salpicadura de forma irregular se modela utilizando el método de simulación de redes. El procedimiento para su implementación, que utiliza el método de diferencias finitas y algoritmos de análisis de circuitos optimizados, permite la incorporación y evaluación precisa del efecto de ciertas condiciones en el proceso térmico, ofreciendo su especificidad y alto rendimiento en la simulación numérica. Cabe destacar, por un lado, que la geometría utilizada para la simulación se ha obtenido a partir de datos experimentales de salpicaduras visualizados utilizando un microscopio electrónico y, por otro lado, que el modelo implementa tanto el fenómeno de cambio de fase como la variabilidad de las propiedades del material con la temperatura. Finalmente, el estudio del comportamiento físico del problema se lleva a cabo utilizando la técnica matemática de no dimensionalización, permitiendo la interpretación de los resultados obtenidos por simulación, donde destaca la formación de barras horizontales y columnas que mantienen la estructura de la salpicadura mientras tiene lugar el proceso de solidificación. Cabe destacar la obtención, entre otros, de dos monomios. El primero relaciona el fenómeno de radiación con la conducción y es equivalente al número de Nusselt con la convección, y el segundo relaciona el tiempo de solidificación con el número de Stefan.
Descripción
En este trabajo, el proceso de solidificación y enfriamiento de una salpicadura de forma irregular se modela utilizando el método de simulación de redes. El procedimiento para su implementación, que utiliza el método de diferencias finitas y algoritmos de análisis de circuitos optimizados, permite la incorporación y evaluación precisa del efecto de ciertas condiciones en el proceso térmico, ofreciendo su especificidad y alto rendimiento en la simulación numérica. Cabe destacar, por un lado, que la geometría utilizada para la simulación se ha obtenido a partir de datos experimentales de salpicaduras visualizados utilizando un microscopio electrónico y, por otro lado, que el modelo implementa tanto el fenómeno de cambio de fase como la variabilidad de las propiedades del material con la temperatura. Finalmente, el estudio del comportamiento físico del problema se lleva a cabo utilizando la técnica matemática de no dimensionalización, permitiendo la interpretación de los resultados obtenidos por simulación, donde destaca la formación de barras horizontales y columnas que mantienen la estructura de la salpicadura mientras tiene lugar el proceso de solidificación. Cabe destacar la obtención, entre otros, de dos monomios. El primero relaciona el fenómeno de radiación con la conducción y es equivalente al número de Nusselt con la convección, y el segundo relaciona el tiempo de solidificación con el número de Stefan.