Inestabilidad capilar en remolino de líquido de Rivlin-Ericksen con transferencia de calor y campo eléctrico axial
Autores: Yadav, Dhananjay; Awasthi, Mukesh Kumar; Kumar, Ashwani; Dutt, Nitesh
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Inestabilidad capilar en remolino de líquido de Rivlin-Ericksen con transferencia de calor y campo eléctrico axial
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Física
Palabras clave
Campo eléctrico
Rotación
Transmisión de calor
Inestabilidad capilar
Rivlin-Ericksen
Líquidos viscosos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Las influencias mutuas del campo eléctrico, la rotación y la transmisión de calor encuentran aplicaciones en sistemas de entrega controlada de medicamentos, manipulación microfluídica precisa y técnicas avanzadas de procesamiento de materiales debido a su capacidad para adaptar el comportamiento de los fluidos y la morfología de la superficie con mayor precisión y eficiencia. La inestabilidad capilar tiene una relevancia generalizada en varios procesos naturales e industriales, que van desde la ruptura de chorros líquidos y la formación de gotas en la impresión por inyección de tinta hasta la dinámica de películas líquidas delgadas y el comportamiento de puentes líquidos en entornos de microgravedad. Este estudio examina el impacto de la rotación en la inestabilidad que surge de los efectos capilares en el límite de líquidos Rivlin-Ericksen y viscosos, influenciados por un campo eléctrico axial, calor y transmisión de masa. La inestabilidad capilar surge cuando las fuerzas cohesivas en la interfaz entre dos fluidos son interrumpidas por perturbaciones, lo que lleva a la formación de patrones característicos como ondas o gotas. La influencia de la gravedad y la velocidad del flujo de fluidos se desestima en el contexto de los análisis de inestabilidad capilar. La región anular está formada por dos cilindros: uno que contiene un fluido viscoso y el otro un fluido viscoelástico Rivlin-Ericksen. El modelo Rivlin-Ericksen es fundamental para comprender las características de los fluidos viscoelásticos, ampliamente utilizados en contextos industriales y biológicos. Caracteriza con precisión sus complejidades reológicas, que abarcan elasticidad y viscosidad, críticas para prever la dinámica del flujo en el procesamiento de polímeros, la producción de alimentos y la entrega de medicamentos. Además, sus aplicaciones se extienden a la ingeniería biomédica, ofreciendo conocimientos cruciales para el diseño de dispositivos médicos y la comprensión de fenómenos biológicos como el flujo sanguíneo. El cilindro interior permanece estacionario, y el cilindro exterior rota a un ritmo constante. Se obtiene una tasa de crecimiento cuadrática analizada numéricamente a partir de ecuaciones perturbadas utilizando la teoría del flujo potencial y el modelo de fluido Rivlin-Ericksen. Los hallazgos demuestran una estabilidad mejorada debido a la transferencia de calor y masa y una mayor estabilidad por la rotación. Notablemente, la transferencia de calor estabiliza la interfaz, mientras que la relación de densidad y el número de centrifugado también impactan la estabilidad. Un campo eléctrico axial exhibe un efecto dual, con ciertas relaciones de permitividad y conductividad que causan la disminución o expansión del crecimiento de perturbaciones.
Descripción
Las influencias mutuas del campo eléctrico, la rotación y la transmisión de calor encuentran aplicaciones en sistemas de entrega controlada de medicamentos, manipulación microfluídica precisa y técnicas avanzadas de procesamiento de materiales debido a su capacidad para adaptar el comportamiento de los fluidos y la morfología de la superficie con mayor precisión y eficiencia. La inestabilidad capilar tiene una relevancia generalizada en varios procesos naturales e industriales, que van desde la ruptura de chorros líquidos y la formación de gotas en la impresión por inyección de tinta hasta la dinámica de películas líquidas delgadas y el comportamiento de puentes líquidos en entornos de microgravedad. Este estudio examina el impacto de la rotación en la inestabilidad que surge de los efectos capilares en el límite de líquidos Rivlin-Ericksen y viscosos, influenciados por un campo eléctrico axial, calor y transmisión de masa. La inestabilidad capilar surge cuando las fuerzas cohesivas en la interfaz entre dos fluidos son interrumpidas por perturbaciones, lo que lleva a la formación de patrones característicos como ondas o gotas. La influencia de la gravedad y la velocidad del flujo de fluidos se desestima en el contexto de los análisis de inestabilidad capilar. La región anular está formada por dos cilindros: uno que contiene un fluido viscoso y el otro un fluido viscoelástico Rivlin-Ericksen. El modelo Rivlin-Ericksen es fundamental para comprender las características de los fluidos viscoelásticos, ampliamente utilizados en contextos industriales y biológicos. Caracteriza con precisión sus complejidades reológicas, que abarcan elasticidad y viscosidad, críticas para prever la dinámica del flujo en el procesamiento de polímeros, la producción de alimentos y la entrega de medicamentos. Además, sus aplicaciones se extienden a la ingeniería biomédica, ofreciendo conocimientos cruciales para el diseño de dispositivos médicos y la comprensión de fenómenos biológicos como el flujo sanguíneo. El cilindro interior permanece estacionario, y el cilindro exterior rota a un ritmo constante. Se obtiene una tasa de crecimiento cuadrática analizada numéricamente a partir de ecuaciones perturbadas utilizando la teoría del flujo potencial y el modelo de fluido Rivlin-Ericksen. Los hallazgos demuestran una estabilidad mejorada debido a la transferencia de calor y masa y una mayor estabilidad por la rotación. Notablemente, la transferencia de calor estabiliza la interfaz, mientras que la relación de densidad y el número de centrifugado también impactan la estabilidad. Un campo eléctrico axial exhibe un efecto dual, con ciertas relaciones de permitividad y conductividad que causan la disminución o expansión del crecimiento de perturbaciones.