Dinámica de burbujas en un flujo de estrecho espacio bajo la influencia de un gradiente de presión y flujo de cizallamiento
Autores: Reinke, Peter; Ahlrichs, Jan; Beckmann, Tom; Schmidt, Marcus
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Dinámica de burbujas en un flujo de estrecho espacio bajo la influencia de un gradiente de presión y flujo de cizallamiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Cálculo
Cavitación
Burbujas
Flujo
Gradiente de presión
Cizallamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El método de volumen de flujo combinado con la ecuación de Rayleigh-Plesset está bien establecido para el cálculo de la cavitación, es decir, la generación y transporte de burbujas de vapor dentro de un flujo líquido que resulta en cavitación en nube, en lámina o en corriente. Sin embargo, existen limitaciones si este método se aplica a un flujo restringido entre dos paredes adyacentes y el tamaño de las burbujas es de la misma magnitud que el espacio entre las paredes. Este trabajo presenta resultados experimentales y numéricos de la generación de burbujas y su transporte en un flujo tipo Couette bajo la influencia de cizallamiento y un fuerte gradiente de presión, que son típicos en cojinetes de journal o sellos hidráulicos. Bajo el impacto de variaciones en el grosor de la película, el método VoF produce resultados confiables si los diámetros de las burbujas son menores que la mitad del espacio entre las paredes. Para burbujas más grandes, el contacto con la pared se vuelve significativo y las burbujas adoptan una forma elíptica forzada por el flujo de cizallamiento y bajo la influencia de un fuerte gradiente de presión. Además, los cambios transitorios en la presión resultan en cavitación transitoria, que se captura mediante imágenes de alta velocidad, proporcionando material para evaluar cálculos transitorios y tridimensionales de un flujo bifásico.
Descripción
El método de volumen de flujo combinado con la ecuación de Rayleigh-Plesset está bien establecido para el cálculo de la cavitación, es decir, la generación y transporte de burbujas de vapor dentro de un flujo líquido que resulta en cavitación en nube, en lámina o en corriente. Sin embargo, existen limitaciones si este método se aplica a un flujo restringido entre dos paredes adyacentes y el tamaño de las burbujas es de la misma magnitud que el espacio entre las paredes. Este trabajo presenta resultados experimentales y numéricos de la generación de burbujas y su transporte en un flujo tipo Couette bajo la influencia de cizallamiento y un fuerte gradiente de presión, que son típicos en cojinetes de journal o sellos hidráulicos. Bajo el impacto de variaciones en el grosor de la película, el método VoF produce resultados confiables si los diámetros de las burbujas son menores que la mitad del espacio entre las paredes. Para burbujas más grandes, el contacto con la pared se vuelve significativo y las burbujas adoptan una forma elíptica forzada por el flujo de cizallamiento y bajo la influencia de un fuerte gradiente de presión. Además, los cambios transitorios en la presión resultan en cavitación transitoria, que se captura mediante imágenes de alta velocidad, proporcionando material para evaluar cálculos transitorios y tridimensionales de un flujo bifásico.