Gotas contaminadas individuales cayendo a través de líquido estancado a bajos números de Reynolds
Autores: Hayashi, Kosuke; Motoki, Yuya; van der Linden, Matheus J. A.; Deen, Niels G.; Hosokawa, Shigeo; Tomiyama, Akio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Gotas contaminadas individuales cayendo a través de líquido estancado a bajos números de Reynolds
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulaciones numéricas
Gotas esféricas contaminadas
Líquido estancado
Concentraciones de tensioactivos
Movimientos de fluidos
Concentración de tensioactivos interfaciales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se llevan a cabo simulaciones numéricas de gotas esféricas contaminadas que caen a través de un líquido estancado a bajos números de Reynolds utilizando el método de diferencias finitas. Los resultados numéricos se utilizan para describir el comportamiento de las concentraciones de tensioactantes y para entender en detalle los efectos de los tensioactantes en los movimientos del fluido. La concentración de tensioactante interfacial predicha es casi cero para ángulos por debajo de un cierto valor (el ángulo de tapa estancada), mientras que aumenta bruscamente y alcanza un gran valor para ángulos superiores al ángulo de tapa estancada (la región de tapa estancada). El aumento en la concentración inicial de tensioactante en la gota mejora la adsorción de la gota a la interfaz, lo que resulta en un aumento en la concentración interfacial y una disminución en el ángulo de tapa. Aparecen picos en las tensiones de Marangoni predichas alrededor del ángulo de tapa, lo que causa picos similares en la distribución de presión. Los puntos de alta presión impiden el movimiento del fluido a lo largo de la interfaz, lo que resulta en la formación de la región de tapa estancada y la atenuación de la velocidad tangencial en la fase continua. El flujo de tensioactante del volumen a la interfaz disminuye la concentración en las cercanías de la interfaz para ángulos menores al ángulo de tapa y la débil difusión no puede compensar la reducción en la concentración por adsorción, lo que resulta en una concentración en la interfaz menor que la inicial. El patrón de la región de baja concentración está determinado por la advección y no se difumina debido a un pequeño flujo difusivo.
Descripción
Se llevan a cabo simulaciones numéricas de gotas esféricas contaminadas que caen a través de un líquido estancado a bajos números de Reynolds utilizando el método de diferencias finitas. Los resultados numéricos se utilizan para describir el comportamiento de las concentraciones de tensioactantes y para entender en detalle los efectos de los tensioactantes en los movimientos del fluido. La concentración de tensioactante interfacial predicha es casi cero para ángulos por debajo de un cierto valor (el ángulo de tapa estancada), mientras que aumenta bruscamente y alcanza un gran valor para ángulos superiores al ángulo de tapa estancada (la región de tapa estancada). El aumento en la concentración inicial de tensioactante en la gota mejora la adsorción de la gota a la interfaz, lo que resulta en un aumento en la concentración interfacial y una disminución en el ángulo de tapa. Aparecen picos en las tensiones de Marangoni predichas alrededor del ángulo de tapa, lo que causa picos similares en la distribución de presión. Los puntos de alta presión impiden el movimiento del fluido a lo largo de la interfaz, lo que resulta en la formación de la región de tapa estancada y la atenuación de la velocidad tangencial en la fase continua. El flujo de tensioactante del volumen a la interfaz disminuye la concentración en las cercanías de la interfaz para ángulos menores al ángulo de tapa y la débil difusión no puede compensar la reducción en la concentración por adsorción, lo que resulta en una concentración en la interfaz menor que la inicial. El patrón de la región de baja concentración está determinado por la advección y no se difumina debido a un pequeño flujo difusivo.