Flujo de fluidos con viscosidad dependiente de la presión entre planos intersectantes
Autores: Herbst, Rhameez S.; Harley, Charis; Rajagopal, Kumbakonam R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Flujo de fluidos con viscosidad dependiente de la presión entre planos intersectantes
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Incompresible
Fluido de ley de potencia
Viscosidad
Esquema numérico
Dependiente de la presión
Reversión del flujo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se considera el flujo de un fluido de ley de potencia incompresible a través de un canal convergente, donde la viscosidad se elige como dependiente de la presión. En lugar de utilizar la transformación de similitud clásica empleada tradicionalmente al considerar el flujo de Jeffery-Hamel, que permite soluciones puramente radiales para el campo de velocidad, permitimos el flujo en ambas direcciones, radial y angular. Desarrollamos un esquema numérico que conserva la viscosidad dependiente de la presión en cada celda de la cuadrícula computacional. Recuperamos la solución clásica al problema y, a través de nuestras soluciones numéricas, observamos no solo que las velocidades tangenciales no son despreciables, sino también que ocurre una reversión del flujo, como se ilustra en soluciones con diferentes regímenes de flujo. Disminuir el ángulo del canal provoca que la magnitud de la velocidad disminuya, mientras que canales más cortos conducen a un aumento en la magnitud de las velocidades radial y tangencial. En el caso de estos últimos, esto podría indicar que en canales más cortos, la velocidad tangencial tiene un mayor impacto en la ocurrencia de la reversión del flujo. Para regímenes de flujo más variados, la magnitud de las velocidades radial y tangencial aumenta.
Descripción
Se considera el flujo de un fluido de ley de potencia incompresible a través de un canal convergente, donde la viscosidad se elige como dependiente de la presión. En lugar de utilizar la transformación de similitud clásica empleada tradicionalmente al considerar el flujo de Jeffery-Hamel, que permite soluciones puramente radiales para el campo de velocidad, permitimos el flujo en ambas direcciones, radial y angular. Desarrollamos un esquema numérico que conserva la viscosidad dependiente de la presión en cada celda de la cuadrícula computacional. Recuperamos la solución clásica al problema y, a través de nuestras soluciones numéricas, observamos no solo que las velocidades tangenciales no son despreciables, sino también que ocurre una reversión del flujo, como se ilustra en soluciones con diferentes regímenes de flujo. Disminuir el ángulo del canal provoca que la magnitud de la velocidad disminuya, mientras que canales más cortos conducen a un aumento en la magnitud de las velocidades radial y tangencial. En el caso de estos últimos, esto podría indicar que en canales más cortos, la velocidad tangencial tiene un mayor impacto en la ocurrencia de la reversión del flujo. Para regímenes de flujo más variados, la magnitud de las velocidades radial y tangencial aumenta.