Comportamientos Dinámicos de un Filamento en un Flujo Uniforme Viscoelástico
Autores: Ma, Jingtao; Tian, Fang-Bao; Young, John; Lai, Joseph C. S.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Comportamientos Dinámicos de un Filamento en un Flujo Uniforme Viscoelástico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Filamento
Viscoelástico
Números de Reynolds
Número de Weissenberg
Movimiento de aleteo
Coeficiente de arrastre
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Se investigaron los comportamientos dinámicos de un filamento en un flujo uniforme viscoelástico mediante un método de frontera inmersa-lattice Boltzmann. Se estudiaron los efectos de los números de Reynolds (Re, que varían de 10 a 200) y el número de Weissenberg (Wi, que varían de 0 a 1.2) en el movimiento de aleteo del filamento y en los coeficientes de arrastre y sustentación del filamento. Se encontró que un mayor efecto inercial (Re más grande) promueve el movimiento de aleteo del filamento. Además, el efecto principal de la viscoelasticidad del fluido Giesekus es disminuir el número crítico de Reynolds para el movimiento de aleteo del filamento y promover el movimiento de aleteo. El coeficiente de arrastre en el filamento en un flujo uniforme de Giesekus disminuye con el aumento de Wi a bajo Re (Re<100), y experimenta oscilaciones con amplitudes similares en todos los Wi a un Re suficientemente alto (Re>100). En contraste, la viscoelasticidad del fluido FENE-CR aumenta el número crítico de Reynolds a Wi más bajos (Wi<0.8), y muestra poca influencia en el número crítico de Reynolds a Wi más altos (Wi>=0.8). Además, la viscoelasticidad del fluido FENE-CR obstaculiza el movimiento de aleteo del filamento y aumenta el coeficiente de arrastre en el filamento a bajo Re (Re<100).
Descripción
Se investigaron los comportamientos dinámicos de un filamento en un flujo uniforme viscoelástico mediante un método de frontera inmersa-lattice Boltzmann. Se estudiaron los efectos de los números de Reynolds (Re, que varían de 10 a 200) y el número de Weissenberg (Wi, que varían de 0 a 1.2) en el movimiento de aleteo del filamento y en los coeficientes de arrastre y sustentación del filamento. Se encontró que un mayor efecto inercial (Re más grande) promueve el movimiento de aleteo del filamento. Además, el efecto principal de la viscoelasticidad del fluido Giesekus es disminuir el número crítico de Reynolds para el movimiento de aleteo del filamento y promover el movimiento de aleteo. El coeficiente de arrastre en el filamento en un flujo uniforme de Giesekus disminuye con el aumento de Wi a bajo Re (Re<100), y experimenta oscilaciones con amplitudes similares en todos los Wi a un Re suficientemente alto (Re>100). En contraste, la viscoelasticidad del fluido FENE-CR aumenta el número crítico de Reynolds a Wi más bajos (Wi<0.8), y muestra poca influencia en el número crítico de Reynolds a Wi más altos (Wi>=0.8). Además, la viscoelasticidad del fluido FENE-CR obstaculiza el movimiento de aleteo del filamento y aumenta el coeficiente de arrastre en el filamento a bajo Re (Re<100).