Dinámica de Películas Líquidas Finas en un Esferoide en Rotación
Autores: Duruk, Selin; Boujo, Edouard; Sellier, Mathieu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Dinámica de Películas Líquidas Finas en un Esferoide en Rotación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Rotación
Capa líquida delgada
Esferoide
Aproximación de lubricación
Dinámica de película
Ecuaciones de Navier-Stokes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El presente trabajo explora el impacto de la rotación en la dinámica de una delgada capa líquida depositada sobre un esferoide (elipsoide bi-axial) que rota alrededor de su eje vertical. Se derivó una ecuación de evolución basada en la aproximación de lubricación, que tiene en cuenta los efectos combinados de la curvatura no uniforme, la capilaridad, la gravedad y la rotación. Este modelo aproximado se resolvió numéricamente, y los resultados se compararon favorablemente con las soluciones de las ecuaciones de Navier-Stokes completas. Una ventaja clave de la aproximación de lubricación es el tiempo de solución, que se demostró que es al menos un orden de magnitud más corto que para las ecuaciones de Navier-Stokes completas, revelando la perspectiva de controlar la dinámica de la película para aplicaciones de recubrimiento. Se investigó la dinámica de la película delgada para un amplio rango de parámetros geométricos, cinemáticos y materiales. El modelo mostró que, a diferencia del caso puramente impulsado por la gravedad, en el que el fluido drena hacia abajo y se acumula en el polo sur, la rotación conduce a una migración del grosor máximo de la película hacia el ecuador, donde la fuerza centrífuga es más fuerte.
Descripción
El presente trabajo explora el impacto de la rotación en la dinámica de una delgada capa líquida depositada sobre un esferoide (elipsoide bi-axial) que rota alrededor de su eje vertical. Se derivó una ecuación de evolución basada en la aproximación de lubricación, que tiene en cuenta los efectos combinados de la curvatura no uniforme, la capilaridad, la gravedad y la rotación. Este modelo aproximado se resolvió numéricamente, y los resultados se compararon favorablemente con las soluciones de las ecuaciones de Navier-Stokes completas. Una ventaja clave de la aproximación de lubricación es el tiempo de solución, que se demostró que es al menos un orden de magnitud más corto que para las ecuaciones de Navier-Stokes completas, revelando la perspectiva de controlar la dinámica de la película para aplicaciones de recubrimiento. Se investigó la dinámica de la película delgada para un amplio rango de parámetros geométricos, cinemáticos y materiales. El modelo mostró que, a diferencia del caso puramente impulsado por la gravedad, en el que el fluido drena hacia abajo y se acumula en el polo sur, la rotación conduce a una migración del grosor máximo de la película hacia el ecuador, donde la fuerza centrífuga es más fuerte.