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Un estudio sobre el asentamiento dependiente de la forma de partículas individuales con igual volumen utilizando simulaciones resueltas en la superficie

Autores: Trunk, Robin; Bretl, Colin; Thäter, Gudrun; Nirschl, Hermann; Dorn, Márcio; Krause, Mathias J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Un estudio sobre el asentamiento dependiente de la forma de partículas individuales con igual volumen utilizando simulaciones resueltas en la superficie


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería de Sistemas

Palabras clave

Influencia
Forma
Comportamiento de asentamiento
Correlaciones de arrastre
Parámetros de forma
Velocidad de asentamiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Un conocimiento detallado de la influencia de la forma de una partícula en su comportamiento de sedimentación es útil para la predicción y diseño de procesos de separación. Los modelos en la literatura disponible suelen ajustar una función dada a datos experimentales. En este trabajo, se presenta un enfoque constructivo y basado en datos para obtener nuevas correlaciones de arrastre. Hasta la fecha, los únicos parámetros de forma considerados son derivados de las longitudes de los ejes y la esfericidad. Esto no cubre todos los efectos relevantes, ya que el proceso de sedimentación para partículas de formas arbitrarias es altamente complejo. Este trabajo amplía la lista de parámetros considerados por ejemplo, convexidad y redondez, y evalúa la relevancia de cada uno. El objetivo es encontrar modelos que describan el coeficiente de arrastre y la velocidad de sedimentación, basados en este conjunto ampliado de parámetros de forma. Los datos para las investigaciones se obtienen mediante simulaciones resueltas en la superficie de superelipsoides, aplicando el método de Boltzmann enrejado homogeneizado. Para estudiar de cerca la influencia de la forma, las partículas consideradas son iguales en volumen, y por lo tanto abarcan un rango de números de Reynolds limitado a [9.64, 22.86]. Se realizan regresiones logísticas y polinómicas y se investiga la calidad de los modelos con métodos estadísticos adicionales. Además de la relación usualmente estudiada entre el coeficiente de arrastre y el número de Reynolds, también se investiga la dependencia de la velocidad terminal de sedimentación en los parámetros de forma. Los modelos encontrados tienen un coeficiente de determinación ajustado de 0.96 y 0.86, en buen acuerdo con los datos, dando una desviación media por debajo del 5.5% en el conjunto de datos de entrenamiento y prueba.

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