Evaluación de Indicadores Eulerianos para Predecir la Mezcla en un Sistema de Vórtices Intermitentes con Grados Variables de Transición Continua
Autores: Ryu, Hyekyung; Cookson, Andrew N.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Evaluación de Indicadores Eulerianos para Predecir la Mezcla en un Sistema de Vórtices Intermitentes con Grados Variables de Transición Continua
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Campos de velocidad
Rendimiento de mezcla
Transición continua
Sistema de vórtices intermitentes
Indicadores eulerianos
Métricas basadas en Lagrange
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Un cambio discontinuo en los campos de velocidad secuenciales se sabe que genera mezcla de flujo laminar a través del mecanismo de cruce de líneas de corriente. Sin embargo, investigaciones anteriores han sugerido que un pequeño grado de transición continua entre los campos de velocidad puede no ser necesariamente perjudicial. Por lo tanto, este estudio utilizó un sistema de vórtices intermitentes modificado con un grado variable de transición continua para evaluar el efecto preciso que esta transición continua tiene en el rendimiento de mezcla. Este sistema se estudió para los parámetros: período de parpadeo, separación de vórtices y la fracción de tiempo gastada en transición. Se calcularon indicadores eulerianos continuos para investigar su correspondencia con métricas basadas en Lagrange, como la Intensidad de Segregación, bajo tales condiciones. Los resultados mostraron que hasta un 30% de tiempo de transición produjo mejoras en la mezcla, especialmente cuando la separación de vórtices era grande, y esto fue consistente a través de diferentes períodos de tiempo. La predicción de mezcla por los indicadores eulerianos, particularmente la movilidad, mostró buena concordancia con la calidad de mezcla real, aunque no perfectamente, sugiriendo espacio para el refinamiento de estas métricas. En general, los hallazgos implican que los sistemas de mezcla, como los dispositivos basados en flujo continuo de tuberías, que están diseñados asumiendo un cambio discontinuo en los campos de velocidad, podrían beneficiarse de la presencia de un pequeño grado de transición continua entre estados discretos.
Descripción
Un cambio discontinuo en los campos de velocidad secuenciales se sabe que genera mezcla de flujo laminar a través del mecanismo de cruce de líneas de corriente. Sin embargo, investigaciones anteriores han sugerido que un pequeño grado de transición continua entre los campos de velocidad puede no ser necesariamente perjudicial. Por lo tanto, este estudio utilizó un sistema de vórtices intermitentes modificado con un grado variable de transición continua para evaluar el efecto preciso que esta transición continua tiene en el rendimiento de mezcla. Este sistema se estudió para los parámetros: período de parpadeo, separación de vórtices y la fracción de tiempo gastada en transición. Se calcularon indicadores eulerianos continuos para investigar su correspondencia con métricas basadas en Lagrange, como la Intensidad de Segregación, bajo tales condiciones. Los resultados mostraron que hasta un 30% de tiempo de transición produjo mejoras en la mezcla, especialmente cuando la separación de vórtices era grande, y esto fue consistente a través de diferentes períodos de tiempo. La predicción de mezcla por los indicadores eulerianos, particularmente la movilidad, mostró buena concordancia con la calidad de mezcla real, aunque no perfectamente, sugiriendo espacio para el refinamiento de estas métricas. En general, los hallazgos implican que los sistemas de mezcla, como los dispositivos basados en flujo continuo de tuberías, que están diseñados asumiendo un cambio discontinuo en los campos de velocidad, podrían beneficiarse de la presencia de un pequeño grado de transición continua entre estados discretos.