El papel de la inercia de las partículas y la inercia térmica en la transferencia de calor en un flujo turbulento cargado de partículas no isotérmico
Autores: Zandi Pour, Hamid Reza; Iovieno, Michele
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
El papel de la inercia de las partículas y la inercia térmica en la transferencia de calor en un flujo turbulento cargado de partículas no isotérmico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Análisis
Inercia de partículas
Inercia térmica
Transferencia de calor
Flujo turbulento
Campo de temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Presentamos un análisis del efecto de la inercia de las partículas y la inercia térmica en la transferencia de calor en un flujo turbulento sin cizallamiento, donde un campo de temperatura pasivo inhomogéneo es transportado junto con partículas puntuales inerciales por un campo de velocidad homogéneo e isotrópico. Se llevan a cabo simulaciones numéricas directas en regímenes de acoplamiento unidireccional y bidireccional y se analizan a través de estadísticas de un solo punto. Se discute el papel de la inercia de las partículas y la inercia térmica introduciendo una nueva descomposición de los momentos de segundo orden de las partículas en términos de correlaciones que involucran la aceleración lagrangiana y la derivada temporal de las partículas. Presentamos cómo los tiempos de relajación de las partículas median el nivel de correlación entre la velocidad y la temperatura de las partículas, lo que da la contribución de las partículas a la transferencia de calor total. Para cada número de Stokes térmico, se individualiza un número de Stokes crítico. Se presenta el efecto de la retroalimentación de las partículas en la atenuación o el aumento de la varianza de temperatura del fluido. Mostramos que la retroalimentación de las partículas aumenta la varianza de temperatura del fluido para números de Stokes menores que uno y la atenúa para números de Stokes mayores que uno, independientemente del número de Stokes térmico, incluso si este efecto se amplifica por una inercia térmica creciente.
Descripción
Presentamos un análisis del efecto de la inercia de las partículas y la inercia térmica en la transferencia de calor en un flujo turbulento sin cizallamiento, donde un campo de temperatura pasivo inhomogéneo es transportado junto con partículas puntuales inerciales por un campo de velocidad homogéneo e isotrópico. Se llevan a cabo simulaciones numéricas directas en regímenes de acoplamiento unidireccional y bidireccional y se analizan a través de estadísticas de un solo punto. Se discute el papel de la inercia de las partículas y la inercia térmica introduciendo una nueva descomposición de los momentos de segundo orden de las partículas en términos de correlaciones que involucran la aceleración lagrangiana y la derivada temporal de las partículas. Presentamos cómo los tiempos de relajación de las partículas median el nivel de correlación entre la velocidad y la temperatura de las partículas, lo que da la contribución de las partículas a la transferencia de calor total. Para cada número de Stokes térmico, se individualiza un número de Stokes crítico. Se presenta el efecto de la retroalimentación de las partículas en la atenuación o el aumento de la varianza de temperatura del fluido. Mostramos que la retroalimentación de las partículas aumenta la varianza de temperatura del fluido para números de Stokes menores que uno y la atenúa para números de Stokes mayores que uno, independientemente del número de Stokes térmico, incluso si este efecto se amplifica por una inercia térmica creciente.