Inestabilidad de Saffman-Taylor en fluidos con tensión de fluencia: Comparación entre teoría y experimento
Autores: Fadoul, Oumar Abdoulaye; Coussot, Philippe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Inestabilidad de Saffman-Taylor en fluidos con tensión de fluencia: Comparación entre teoría y experimento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Saffman-taylor
Fluidos con tensión de fluencia
Inestabilidad
Tratamiento teórico
Experimentos
Prueba de tracción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La inestabilidad de Saffman-Taylor para fluidos con tensión de fluencia aparece en diversas situaciones donde dos superficies sólidas inicialmente separadas por dicho material (pintura, puré, concreto, yogur, pegamento, etc.) se alejan entre sí. El tratamiento teórico de esta inestabilidad predice la formación de dedos con una longitud de onda finita a velocidad nula, y los materiales depositados detrás del frente avanzan, pero la validez de esta teoría solo ha sido parcialmente probada hasta ahora. Aquí, después de revisar los resultados básicos en ese campo, proponemos una nueva serie de experimentos en tracción para probar la capacidad de esta teoría básica para predecir datos. Realizamos pruebas con diferentes volúmenes iniciales, distancias y tensiones de fluencia de los materiales. Parece que la validez del criterio de inestabilidad propuesto no puede realmente ser probada bajo tales condiciones experimentales, pero al menos mostramos que efectivamente predice la inestabilidad cuando se observa. Además, en concordancia con la predicción teórica para el tamaño de los dedos, se obtiene una curva maestra al trazar el número de dedos como función de la tensión de fluencia multiplicada por el volumen de la muestra dividido por el cuadrado del grosor inicial, en amplios rangos de estos parámetros. Esto, en particular, muestra que esta prueba de tracción podría ser utilizada para la estimación de la tensión de fluencia del material.
Descripción
La inestabilidad de Saffman-Taylor para fluidos con tensión de fluencia aparece en diversas situaciones donde dos superficies sólidas inicialmente separadas por dicho material (pintura, puré, concreto, yogur, pegamento, etc.) se alejan entre sí. El tratamiento teórico de esta inestabilidad predice la formación de dedos con una longitud de onda finita a velocidad nula, y los materiales depositados detrás del frente avanzan, pero la validez de esta teoría solo ha sido parcialmente probada hasta ahora. Aquí, después de revisar los resultados básicos en ese campo, proponemos una nueva serie de experimentos en tracción para probar la capacidad de esta teoría básica para predecir datos. Realizamos pruebas con diferentes volúmenes iniciales, distancias y tensiones de fluencia de los materiales. Parece que la validez del criterio de inestabilidad propuesto no puede realmente ser probada bajo tales condiciones experimentales, pero al menos mostramos que efectivamente predice la inestabilidad cuando se observa. Además, en concordancia con la predicción teórica para el tamaño de los dedos, se obtiene una curva maestra al trazar el número de dedos como función de la tensión de fluencia multiplicada por el volumen de la muestra dividido por el cuadrado del grosor inicial, en amplios rangos de estos parámetros. Esto, en particular, muestra que esta prueba de tracción podría ser utilizada para la estimación de la tensión de fluencia del material.