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Modos intrusivos e impactantes de la coalescencia de una gota que cae con un fluido objetivo en reposo

Autores: Chashechkin, Yuli D.; Ilinykh, Andrey Yu.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Modos intrusivos e impactantes de la coalescencia de una gota que cae con un fluido objetivo en reposo


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Análisis matemático

Palabras clave

Evolución
Transferencia de sustancias
Modos de flujo
Visualización
Patrones de flujo
Impacto del flujo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 28

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La evolución de la transferencia de sustancia de una gota que cae en un fluido objetivo en reposo fue rastreada mediante técnicas de video de alta velocidad. Se estudiaron dos modos de flujo: flujo intrusivo lento, cuando la energía cinética de la gota era comparable o menor que la energía potencial disponible (APSE), y un flujo de impacto rápido, a una velocidad de contacto de la gota relativamente alta. Para la visualización de la transferencia de sustancia, se utilizó una gota de solución de tinta de alizarina a varias concentraciones. El uso de un fluido transparente parcialmente coloreado permite rastrear el movimiento de la materia de la gota en el volumen y en la superficie libre del fluido. Se registraron y analizaron las vistas laterales y frontales tradicionales de los patrones de flujo. En ambos modos de flujo, la sustancia de la gota permaneció parcialmente en la superficie libre y parcialmente entró en el volumen del fluido objetivo, donde se distribuyó de manera no uniforme. En el modo intrusivo, la sustancia de la gota permaneció parcialmente en la superficie, mientras que la masa principal de la gota fluyó hacia el espesor del fluido objetivo, formando el dominio coloreado lenticular. La intrusión se transformó gradualmente en un vórtice anular. En el modo de impacto, la gota se rompió en fibras individuales durante la coalescencia, creando estructuras lineales y reticulares en la superficie de la cavidad y la corona. Los patrones de flujo compuestos por fibras individuales se reconstruyeron rápidamente a medida que evolucionaba el flujo y surgía y decaía el salpicón. También se compararon los tamaños de las cavidades y los dominios de fluido coloreado en diferentes regímenes de flujo. Se reveló el impacto total de la transferencia de energía y la transformación en la formación y dinámica de la estructura del flujo.

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