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Estimación del Campo de Presión a partir de Mediciones de PIV 2D: Un Estudio de Caso de la Alimentación por Succión en Peces

Autores: Coggin, Jensine C.; Dickerson-Evans, Duvall; Hackett, Erin E.; Gurka, Roi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Estimación del Campo de Presión a partir de Mediciones de PIV 2D: Un Estudio de Caso de la Alimentación por Succión en Peces


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Velocimetría de imágenes de partículas
Técnicas de estimación de presión
Condiciones de contorno
Alimentación por succión en peces in vivo
Fuerzas hidrodinámicas
Campo de presión

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 3

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las mediciones de flujo mediante velocimetría de imágenes de partículas (PIV) son una práctica común en entornos de laboratorio en una amplia variedad de campos que involucran dinámica de fluidos, incluyendo biología, física, ingeniería y medicina. La presión dinámica del fluido es una propiedad notoriamente difícil de medir de manera no intrusiva, sin embargo, su variación es una fuerza impulsora del flujo y es crítica para modelar correctamente. Se han desarrollado técnicas para estimar la presión a partir de mediciones de velocidad y gradiente de velocidad. Aquí, destacamos una aplicación novedosa de las condiciones de contorno al aplicar tales técnicas de estimación de presión basadas en datos PIV bidimensionales; el método novedoso es especialmente relevante para problemas con condiciones de contorno complejas. Como tal, se demuestra con mediciones PIV de la alimentación por succión de peces in vivo, que representa un entorno de flujo desafiante. La alimentación por succión es un método común para capturar presas por organismos acuáticos. La alimentación por succión es una interacción compleja entre el pez y el fluido gobernada por diversas fuerzas hidrodinámicas y el comportamiento dinámico del pez (movimiento y fuerzas). Este estudio se centra en estimar la presión dentro del campo de flujo que rodea la boca de un pez sol azul (Lepomis macrochirus) durante la alimentación por succión utilizando mediciones PIV bidimensionales. Se utilizó imagen de alta velocidad para medir la cinemática del pez (duración y amplitud). A través de la ecuación de Poisson, se estima el campo de presión a partir de las mediciones de velocidad PIV. Las condiciones de contorno para el campo de presión se determinan a partir de la ecuación de momento integral, por separado para tres fases del ciclo de alimentación por succión. Demostramos la utilidad de la técnica con este estudio de caso sobre la alimentación por succión de peces al cuantificar el campo de presión que impulsa el flujo hacia la cavidad bucal, un mecanismo de alimentación que se sabe que está dominado por variaciones espaciales de presión a lo largo del ciclo de alimentación.

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