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Análisis de bifurcación numérica de un flujo de película sobre una superficie estructurada a través de una teoría de lubricación mejorada

Autores: Suzzi, Nicola; Croce, Giulio

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Análisis de bifurcación numérica de un flujo de película sobre una superficie estructurada a través de una teoría de lubricación mejorada


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Película
ángulos de contacto
Fenómenos de inestabilidad
Puntos de contaminación
Análisis de bifurcación
Superficie híbrida

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El análisis de bifurcación de una película que cae sobre una superficie híbrida se lleva a cabo mediante la solución numérica de la ecuación de lubricación gobernante. Los fenómenos de inestabilidad, que conducen a la ruptura de la película y al crecimiento de dedos, son inducidos por múltiples puntos de contaminación. Se investigan ángulos de contacto de hasta 75 debido a la implementación completa de la curvatura de la superficie libre, que reemplaza la aproximación de pequeña pendiente, precisa para pendientes de película inferiores a 30. El ángulo de contacto dinámico se verifica primero con la ley de Hoffman-Voinov-Tanner en el caso de una película estable sobre una placa inclinada con humectabilidad superficial uniforme. Luego, se consideran puntos de contaminación, caracterizados por un valor aumentado del ángulo de contacto estático, para inducir inestabilidad en la película y se realizan varios cálculos paramétricos, observándose diferentes patrones de película. Se investigan los efectos de las características del flujo y de la geometría del patrón híbrido, y se construye el diagrama de bifurcación correspondiente con el número de riachuelos observados. La evolución a largo plazo de las inestabilidades inducidas en la película muestra un comportamiento complejo: se pueden observar diferentes regímenes de flujo con las mismas características de flujo bajo configuraciones híbridas ligeramente diferentes. Esto sugiere la posibilidad de controlar la transición de riachuelos/película mediante un diseño adecuado de las superficies, abriendo así el camino para aplicaciones prácticas relevantes.

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