Dinámica Interfacial del Desplazamiento Miscible de un Fluido de Cizallamiento No Newtoniano en un Canal Vertical
Autores: Zhang, Yao; Rabenjafimanantsoa, Andrianifaliana H.; Skadsem, Hans Joakim
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Dinámica Interfacial del Desplazamiento Miscible de un Fluido de Cizallamiento No Newtoniano en un Canal Vertical
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Corte-debilitante
Contraste de viscosidad
Patrones interfaciales
Perturbaciones
Digitación viscosa
Inestabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se investiga el desplazamiento de un fluido que adelgaza por cizallamiento por un fluido Newtoniano más denso y menos viscoso en un ducto vertical utilizando experimentos y simulaciones numéricas. Estudiamos cómo el adelgazamiento por cizallamiento y el aumento del contraste de viscosidad entre los fluidos afectan el desplazamiento. Nuestros resultados muestran que el grado de adelgazamiento por cizallamiento influye significativamente en el desarrollo de patrones interfaciales y el crecimiento de perturbaciones. En el régimen débilmente adelgazante por cizallamiento, el desplazamiento progresa como un desplazamiento estable sin inestabilidades visibles. Aumentar la viscosidad de los fluidos desplazados resulta en una inestabilidad tipo Saffman-Taylor con varios canales en forma de dedo tallados a través del ancho del ducto. En el régimen fuertemente adelgazante por cizallamiento, se forma un dedo viscoso único con una interfaz desigual en el medio del fluido desplazado. Este dedo eventualmente atraviesa la salida, dejando atrás capas de pared considerablemente estancadas en las paredes laterales del ducto. Vinculamos el inicio de la inestabilidad de dedos viscosos al contraste de viscosidad entre los fluidos y la diferencia de densidad estabilizadora, como se expresa a través de un gradiente de presión modificado y no perturbado para los dos fluidos. Se realizan simulaciones numéricas tanto con una interfaz inicial plana como con una interfaz perturbada, y encontramos un buen acuerdo cualitativo entre las observaciones experimentales y los cálculos.
Descripción
Se investiga el desplazamiento de un fluido que adelgaza por cizallamiento por un fluido Newtoniano más denso y menos viscoso en un ducto vertical utilizando experimentos y simulaciones numéricas. Estudiamos cómo el adelgazamiento por cizallamiento y el aumento del contraste de viscosidad entre los fluidos afectan el desplazamiento. Nuestros resultados muestran que el grado de adelgazamiento por cizallamiento influye significativamente en el desarrollo de patrones interfaciales y el crecimiento de perturbaciones. En el régimen débilmente adelgazante por cizallamiento, el desplazamiento progresa como un desplazamiento estable sin inestabilidades visibles. Aumentar la viscosidad de los fluidos desplazados resulta en una inestabilidad tipo Saffman-Taylor con varios canales en forma de dedo tallados a través del ancho del ducto. En el régimen fuertemente adelgazante por cizallamiento, se forma un dedo viscoso único con una interfaz desigual en el medio del fluido desplazado. Este dedo eventualmente atraviesa la salida, dejando atrás capas de pared considerablemente estancadas en las paredes laterales del ducto. Vinculamos el inicio de la inestabilidad de dedos viscosos al contraste de viscosidad entre los fluidos y la diferencia de densidad estabilizadora, como se expresa a través de un gradiente de presión modificado y no perturbado para los dos fluidos. Se realizan simulaciones numéricas tanto con una interfaz inicial plana como con una interfaz perturbada, y encontramos un buen acuerdo cualitativo entre las observaciones experimentales y los cálculos.