Hidrodinámica del flujo altamente viscoso pasado un partícula compuesta: solución analítica
Autores: Zhao, Longhua
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2016
Acceso abierto
Artículo científico
2016
Hidrodinámica del flujo altamente viscoso pasado un partícula compuesta: solución analítica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Partícula compuesta
Fluido viscoso
Objeto esférico
Función de corriente
Recubrimiento de fluido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Para investigar la traducción de una partícula compuesta en un fluido altamente viscoso e incomprensible, llevamos a cabo un estudio analítico sobre el flujo alrededor de una partícula compuesta esférica fija. Se considera que el objeto esférico tiene un núcleo rígido cubierto con un recubrimiento de fluido. El fluido dentro del recubrimiento tiene una viscosidad diferente a la del fluido circundante y es inmiscible con el fluido circundante. El efecto de inercia es negligible tanto para los flujos dentro del recubrimiento como fuera del objeto. Por lo tanto, los flujos están en el régimen de Stokes. Aprovechando las propiedades de simetría, reducimos el problema a dos dimensiones y derivamos las fórmulas explícitas de la función de corriente en coordenadas polares. Se consideran la condición de no deslizamiento para el núcleo rígido y las condiciones de no transferencia de masa interfacial y equilibrio de fuerzas en las interfaces de fluido. Se revisan dos casos extremos: el flujo uniforme alrededor de una esfera y el flujo uniforme alrededor de una gota de fluido. Luego, para el recubrimiento de fluido del objeto esférico, derivamos las funciones de corriente e investigamos el campo de flujo mediante los gráficos de contorno de las funciones de corriente. Los contornos de las funciones de corriente muestran circulación dentro del recubrimiento de fluido. Además, comparamos la resistencia y la velocidad terminal del objeto con una esfera rígida o una gota de fluido. Además, se informan los resultados ampliados sobre la solución analítica para una partícula compuesta con un núcleo rígido y múltiples capas de recubrimiento de fluido.
Descripción
Para investigar la traducción de una partícula compuesta en un fluido altamente viscoso e incomprensible, llevamos a cabo un estudio analítico sobre el flujo alrededor de una partícula compuesta esférica fija. Se considera que el objeto esférico tiene un núcleo rígido cubierto con un recubrimiento de fluido. El fluido dentro del recubrimiento tiene una viscosidad diferente a la del fluido circundante y es inmiscible con el fluido circundante. El efecto de inercia es negligible tanto para los flujos dentro del recubrimiento como fuera del objeto. Por lo tanto, los flujos están en el régimen de Stokes. Aprovechando las propiedades de simetría, reducimos el problema a dos dimensiones y derivamos las fórmulas explícitas de la función de corriente en coordenadas polares. Se consideran la condición de no deslizamiento para el núcleo rígido y las condiciones de no transferencia de masa interfacial y equilibrio de fuerzas en las interfaces de fluido. Se revisan dos casos extremos: el flujo uniforme alrededor de una esfera y el flujo uniforme alrededor de una gota de fluido. Luego, para el recubrimiento de fluido del objeto esférico, derivamos las funciones de corriente e investigamos el campo de flujo mediante los gráficos de contorno de las funciones de corriente. Los contornos de las funciones de corriente muestran circulación dentro del recubrimiento de fluido. Además, comparamos la resistencia y la velocidad terminal del objeto con una esfera rígida o una gota de fluido. Además, se informan los resultados ampliados sobre la solución analítica para una partícula compuesta con un núcleo rígido y múltiples capas de recubrimiento de fluido.