Comportamiento de Patrón de Convección por Flotabilidad-Marangoni Híbrida en Capas Inclinadas Calentadas desde Abajo
Autores: Waris, Wasim; Lappa, Marcello
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Comportamiento de Patrón de Convección por Flotabilidad-Marangoni Híbrida en Capas Inclinadas Calentadas desde Abajo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Gravedad
Tensión superficial
Convección
Capa de fluido
Mediciones de temperatura
Distribución espacial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Junto a los efectos clásicos impulsados por la gravedad o la tensión superficial en fluidos no isotérmicos, el presente estudio experimental se concentra en otros modos exóticos (poco conocidos) de convección, que se habilitan en una capa de fluido delimitada por debajo por una placa caliente y sin límites por encima cuando su contenedor está inclinado en dirección horizontal. Mediante un enfoque concertado basado en la aplicación de una técnica de visualización termográfica, múltiples mediciones de temperatura en diferentes puntos y una reconstrucción computarizada a posteriori de la distribución espacial de longitudes de onda, se muestra que este sistema fluidodinámico es propenso a desarrollar un rico conjunto de patrones. Estos incluyen (pero no se limitan a) celdas localizadas espacialmente (compactas), rollos ondulados longitudinales, varios defectos producidos por otras inestabilidades y estructuras en forma de dedo resultantes de un interesante mecanismo de pellizco de rollo (por el cual un solo rollo longitudinal puede dividirse en dos rollos vecinos con una longitud de onda más pequeña). A través de la variación paramétrica del ángulo de inclinación, la diferencia de temperatura impuesta y el volumen de líquido empleado, se infiere que la dinámica observable está impulsada por la capacidad del flujo de corte inducido por la gravedad para romper la isotropía en el plano del sistema, la importancia relativa de los efectos impulsados por la tensión superficial y la flotabilidad, y la profundidad variable espacialmente de la capa. Se hace un esfuerzo por identificar clases de universalidad y similitudes con otros sistemas térmicos fuera de equilibrio, que han atraído una atención significativa en la literatura.
Descripción
Junto a los efectos clásicos impulsados por la gravedad o la tensión superficial en fluidos no isotérmicos, el presente estudio experimental se concentra en otros modos exóticos (poco conocidos) de convección, que se habilitan en una capa de fluido delimitada por debajo por una placa caliente y sin límites por encima cuando su contenedor está inclinado en dirección horizontal. Mediante un enfoque concertado basado en la aplicación de una técnica de visualización termográfica, múltiples mediciones de temperatura en diferentes puntos y una reconstrucción computarizada a posteriori de la distribución espacial de longitudes de onda, se muestra que este sistema fluidodinámico es propenso a desarrollar un rico conjunto de patrones. Estos incluyen (pero no se limitan a) celdas localizadas espacialmente (compactas), rollos ondulados longitudinales, varios defectos producidos por otras inestabilidades y estructuras en forma de dedo resultantes de un interesante mecanismo de pellizco de rollo (por el cual un solo rollo longitudinal puede dividirse en dos rollos vecinos con una longitud de onda más pequeña). A través de la variación paramétrica del ángulo de inclinación, la diferencia de temperatura impuesta y el volumen de líquido empleado, se infiere que la dinámica observable está impulsada por la capacidad del flujo de corte inducido por la gravedad para romper la isotropía en el plano del sistema, la importancia relativa de los efectos impulsados por la tensión superficial y la flotabilidad, y la profundidad variable espacialmente de la capa. Se hace un esfuerzo por identificar clases de universalidad y similitudes con otros sistemas térmicos fuera de equilibrio, que han atraído una atención significativa en la literatura.