Incertidumbre cuantificación de fluidos herschel-bulkley en conductos rectangulares debido a parámetros estocásticos y condiciones de contorno
Autores: Galal, Osama Hussein; Alruwaili, Eman
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Incertidumbre cuantificación de fluidos herschel-bulkley en conductos rectangulares debido a parámetros estocásticos y condiciones de contorno
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Enfoque
Incertidumbre
Herschel-Bulkley
Flujo de fluidos
Diferencia finita estocástica
Velocidad máxima
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un enfoque innovador para cuantificar la incertidumbre en el flujo de fluidos Herschel-Bulkley (H-B) a través de conductos rectangulares, analizando cuatro escenarios: viscosidad aparente incierta (Caso I), gradiente de presión incierto (Caso II), condiciones de contorno inciertas (Caso III) y viscosidad aparente y gradiente de presión inciertos (Caso IV). Utilizando el método de diferencia finita estocástica con caos homogéneo (SFDHC), producimos funciones de densidad de probabilidad (PDF) de la velocidad del fluido con una eficiencia computacional excepcional (243 veces más rápido), igualando la precisión de la simulación de Monte Carlo (MCS). Las estadísticas clave y las PDF de velocidad máxima se tabulan y visualizan para cada caso. La velocidad media muestra una variación mínima en los Casos I, III y IV, pero la velocidad máxima fluctúa significativamente en el Caso I (63.95-187.45% de la media), Caso II (50.15-156.68%), y Caso IV (63.70-185.53% de la media), vital para el diseño y análisis de conductos. Examinando los efectos de diferentes parámetros, la rápida convergencia del método SFDHC revela el índice de comportamiento del fluido como el principal impulsor de la velocidad estocástica máxima, seguido por la relación de aspecto y el esfuerzo de cedencia. Estos hallazgos mejoran las aplicaciones en la gestión de fluidos de perforación, modelado biomédico (por ejemplo, flujo sanguíneo en redes vasculares) y procesos industriales que involucran fluidos no newtonianos, como pinturas y suspensiones, proporcionando una herramienta sólida para avanzar en la comprensión y gestión de la incertidumbre en la dinámica de fluidos complejos.
Descripción
Este estudio presenta un enfoque innovador para cuantificar la incertidumbre en el flujo de fluidos Herschel-Bulkley (H-B) a través de conductos rectangulares, analizando cuatro escenarios: viscosidad aparente incierta (Caso I), gradiente de presión incierto (Caso II), condiciones de contorno inciertas (Caso III) y viscosidad aparente y gradiente de presión inciertos (Caso IV). Utilizando el método de diferencia finita estocástica con caos homogéneo (SFDHC), producimos funciones de densidad de probabilidad (PDF) de la velocidad del fluido con una eficiencia computacional excepcional (243 veces más rápido), igualando la precisión de la simulación de Monte Carlo (MCS). Las estadísticas clave y las PDF de velocidad máxima se tabulan y visualizan para cada caso. La velocidad media muestra una variación mínima en los Casos I, III y IV, pero la velocidad máxima fluctúa significativamente en el Caso I (63.95-187.45% de la media), Caso II (50.15-156.68%), y Caso IV (63.70-185.53% de la media), vital para el diseño y análisis de conductos. Examinando los efectos de diferentes parámetros, la rápida convergencia del método SFDHC revela el índice de comportamiento del fluido como el principal impulsor de la velocidad estocástica máxima, seguido por la relación de aspecto y el esfuerzo de cedencia. Estos hallazgos mejoran las aplicaciones en la gestión de fluidos de perforación, modelado biomédico (por ejemplo, flujo sanguíneo en redes vasculares) y procesos industriales que involucran fluidos no newtonianos, como pinturas y suspensiones, proporcionando una herramienta sólida para avanzar en la comprensión y gestión de la incertidumbre en la dinámica de fluidos complejos.