Flujo de Taylor-Couette de partículas en estado estacionario con migración de partículas
Autores: Ru, C. Q.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Flujo de Taylor-Couette de partículas en estado estacionario con migración de partículas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelo de dos fluidos novel
Distribución de partículas estable
Flujo particulado de Taylor-Couette
Fórmula explícita
Migración de partículas
Tasa local
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se estudia el flujo de Taylor-Couette estable de una suspensión de partículas y fluido con partículas no neutras entre dos cilindros coaxiales en rotación mediante un novedoso modelo de dos fluidos. Se demuestra que puede existir una distribución estable de partículas en el flujo particulado de Taylor-Couette en el caso en que las paredes sólidas son permeables, donde las partículas y el fluido pueden ser succionados o inyectados con flujos normales iguales pero opuestos. Con esta suposición, se deriva una fórmula explícita para la distribución radial axialmente simétrica estable de partículas con migración de partículas en el límite diluido. Resultados detallados para varios casos de gran interés muestran que la tasa local de migración de partículas depende en gran medida de la velocidad azimutal local, y la fracción de volumen estable de partículas típicamente alcanza su máximo (o mínimo) en la ubicación de la velocidad azimutal local mínima (o máxima). En particular, con un espacio más amplio entre los dos cilindros y un número de Stokes de partículas alrededor del orden de la unidad, puede ocurrir una distribución radial no monótona de la fracción de volumen de partículas con un máximo y/o mínimo local interior cuando el cilindro interno rota con el cilindro externo fijo o cuando los dos cilindros rotan en sentido contrario con velocidades angulares iguales pero opuestas.
Descripción
Se estudia el flujo de Taylor-Couette estable de una suspensión de partículas y fluido con partículas no neutras entre dos cilindros coaxiales en rotación mediante un novedoso modelo de dos fluidos. Se demuestra que puede existir una distribución estable de partículas en el flujo particulado de Taylor-Couette en el caso en que las paredes sólidas son permeables, donde las partículas y el fluido pueden ser succionados o inyectados con flujos normales iguales pero opuestos. Con esta suposición, se deriva una fórmula explícita para la distribución radial axialmente simétrica estable de partículas con migración de partículas en el límite diluido. Resultados detallados para varios casos de gran interés muestran que la tasa local de migración de partículas depende en gran medida de la velocidad azimutal local, y la fracción de volumen estable de partículas típicamente alcanza su máximo (o mínimo) en la ubicación de la velocidad azimutal local mínima (o máxima). En particular, con un espacio más amplio entre los dos cilindros y un número de Stokes de partículas alrededor del orden de la unidad, puede ocurrir una distribución radial no monótona de la fracción de volumen de partículas con un máximo y/o mínimo local interior cuando el cilindro interno rota con el cilindro externo fijo o cuando los dos cilindros rotan en sentido contrario con velocidades angulares iguales pero opuestas.