Entendiendo la Influencia del Signo de la Flotabilidad en Nubes de Partículas Impulsadas por Flotabilidad
Autores: Alnahit, Ali O.; Kaye, Nigel Berkeley; Khan, Abdul A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Entendiendo la Influencia del Signo de la Flotabilidad en Nubes de Partículas Impulsadas por Flotabilidad
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelo numérico
Nubes de partículas impulsadas por flotabilidad
Fluido ambiente
Ecuación de seguimiento de partículas
Suposición de arrastre
Suposición de Boussinesq
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se desarrolló un modelo numérico para investigar el comportamiento de nubes de partículas impulsadas por flotabilidad en un ambiente tranquilo. El modelo fue validado al comparar las simulaciones del modelo con resultados experimentales y numéricos previos, y luego se aplicó el modelo para examinar la diferencia entre las liberaciones de partículas con flotabilidad positiva y negativa. El modelo de nube de partículas utilizó la suposición de entrainment mientras aproximaba el campo de flujo inducido por la nube como un vórtice esférico de Hill. El movimiento de partículas individuales se resolvió utilizando una ecuación de seguimiento de partículas que consideraba las fuerzas que actuaban sobre ellas y el campo de velocidad inducido. Los resultados de la simulación mostraron que las nubes con la misma magnitud de flotabilidad inicial y número de Reynolds de partículas se comportaban de manera diferente dependiendo de si las partículas eran más densas o menos densas que el fluido ambiente. Esto se encontró incluso para liberaciones de flotabilidad inicial muy bajas, lo que sugiere que el signo de la flotabilidad siempre es importante y que, por lo tanto, la suposición de Boussinesq nunca es completamente apropiada para tales flujos.
Descripción
Se desarrolló un modelo numérico para investigar el comportamiento de nubes de partículas impulsadas por flotabilidad en un ambiente tranquilo. El modelo fue validado al comparar las simulaciones del modelo con resultados experimentales y numéricos previos, y luego se aplicó el modelo para examinar la diferencia entre las liberaciones de partículas con flotabilidad positiva y negativa. El modelo de nube de partículas utilizó la suposición de entrainment mientras aproximaba el campo de flujo inducido por la nube como un vórtice esférico de Hill. El movimiento de partículas individuales se resolvió utilizando una ecuación de seguimiento de partículas que consideraba las fuerzas que actuaban sobre ellas y el campo de velocidad inducido. Los resultados de la simulación mostraron que las nubes con la misma magnitud de flotabilidad inicial y número de Reynolds de partículas se comportaban de manera diferente dependiendo de si las partículas eran más densas o menos densas que el fluido ambiente. Esto se encontró incluso para liberaciones de flotabilidad inicial muy bajas, lo que sugiere que el signo de la flotabilidad siempre es importante y que, por lo tanto, la suposición de Boussinesq nunca es completamente apropiada para tales flujos.