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Partículas en Turbulencia Isotrópica Homogénea: Agrupamiento e Influencia Relativa de las Fuerzas Ejercidas sobre las Partículas

Autores: Bellache, Hamid; Chapelle, Pierre; Kroll-Rabotin, Jean-Sébastien

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Partículas en Turbulencia Isotrópica Homogénea: Agrupamiento e Influencia Relativa de las Fuerzas Ejercidas sobre las Partículas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Método de Lattice Boltzmann
Seguimiento de partículas lagrangianas
Partículas inerciales
Flujo turbulento
Números de Stokes
Intensidad de agrupamiento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se presenta una combinación de métodos de cálculo basados en el método de Boltzmann en red (LBM) y simulaciones de seguimiento de partículas lagrangianas para estudiar la dispersión y el agrupamiento de partículas inerciales en un flujo turbulento forzado, homogéneo e isotrópico, y para analizar la importancia relativa de las diversas fuerzas que actúan sobre las partículas. La dinámica de las partículas se investiga en un amplio rango de relaciones de densidad partícula-fluido (de 0.01 a 1000) y números de Stokes (de 1.4 x 10-6 a 55.4), con un número de Reynolds en la microscale de Taylor de 33.6. El agrupamiento de partículas se cuantifica utilizando teselaciones de Voronoï. Los resultados confirman que la intensidad del agrupamiento se maximiza en números de Stokes alrededor de la unidad, donde las partículas se acumulan preferentemente en regiones de baja vorticidad. La dinámica de las partículas dentro del flujo turbulento considerado aquí varía fundamentalmente con la densidad y el tamaño, incluso entre partículas similares a trazadores. Las partículas de baja densidad y de flotabilidad neutra imitan a los trazadores a través de la coincidencia de velocidad o el equilibrio de aceleración, mientras que las partículas densas siguen dinámicas dominadas por la inercia.

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