Modelado Analítico y Computacional de Tiempos de Relajación para Fluidos No Newtonianos
Autores: Wang, Sheldon; Gao, Dalong; Wester, Alexandria; Beaver, Kalyb; Wyke, Kuwin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Modelado Analítico y Computacional de Tiempos de Relajación para Fluidos No Newtonianos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Análisis de elementos finitos
Dinámica de fluidos computacional
Fluido no newtoniano
Diseños de ingeniería
Operaciones transitorias
Control de precisión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Con la disponibilidad de herramientas eficientes y sofisticadas de análisis de elementos finitos (FEA) y dinámica de fluidos computacional (CFD), los diseños de ingeniería se están volviendo más impulsados por software y basados en simulaciones. Sin embargo, los conocimientos relevantes para los diseños de ingeniería tienden a estar ocultos dentro de enormes datos temporales y espaciales producidos con simulaciones tridimensionales completas. En este artículo, presentamos un estudio preliminar sobre la dispensación controlada intermitente de un adhesivo no newtoniano típico empleado en la fabricación de vehículos eléctricos (EVs). El enfoque del estudio se centra en los problemas de escalado derivados de diferentes modelos computacionales y analíticos de interés e importancia para el control de precisión de este fluido no newtoniano, cuya viscosidad dinámica más baja a tasas de corte extremadamente altas es casi cuatro millones de veces la del agua. Más específicamente, se modela y compara el cambio abrupto de la presión de entrada con una presión de salida o ambiente constante y varias estrategias de modelado para el flujo interno viscoso transitorio con fluidos tanto newtonianos como no newtonianos. Los resultados analíticos y computacionales del fluido newtoniano en desarrollo, es decir, el agua, se derivan y calculan para fines de validación y verificación antes de las aplicaciones reales al fluido no newtoniano en desarrollo. El concepto de un tiempo de relajación bien establecido antes del inicio de la solución estable para fluidos newtonianos ha sido validado con enfoques tanto analíticos como computacionales antes de su expansión y adopción a fluidos no newtonianos con comportamientos reológicos complejos. Otros problemas atribuidos a las operaciones transitorias y al control de precisión de la entrega de fluidos no newtonianos involucran la pulsación de presión y la propagación de ondas de presión dentro de la tubería flexible con fluidos no newtonianos compresibles o casi incomprensibles con una presión constante en la salida y una tasa de flujo másica constante o velocidad axial promedio en la entrada, que se abordarán en un artículo separado.
Descripción
Con la disponibilidad de herramientas eficientes y sofisticadas de análisis de elementos finitos (FEA) y dinámica de fluidos computacional (CFD), los diseños de ingeniería se están volviendo más impulsados por software y basados en simulaciones. Sin embargo, los conocimientos relevantes para los diseños de ingeniería tienden a estar ocultos dentro de enormes datos temporales y espaciales producidos con simulaciones tridimensionales completas. En este artículo, presentamos un estudio preliminar sobre la dispensación controlada intermitente de un adhesivo no newtoniano típico empleado en la fabricación de vehículos eléctricos (EVs). El enfoque del estudio se centra en los problemas de escalado derivados de diferentes modelos computacionales y analíticos de interés e importancia para el control de precisión de este fluido no newtoniano, cuya viscosidad dinámica más baja a tasas de corte extremadamente altas es casi cuatro millones de veces la del agua. Más específicamente, se modela y compara el cambio abrupto de la presión de entrada con una presión de salida o ambiente constante y varias estrategias de modelado para el flujo interno viscoso transitorio con fluidos tanto newtonianos como no newtonianos. Los resultados analíticos y computacionales del fluido newtoniano en desarrollo, es decir, el agua, se derivan y calculan para fines de validación y verificación antes de las aplicaciones reales al fluido no newtoniano en desarrollo. El concepto de un tiempo de relajación bien establecido antes del inicio de la solución estable para fluidos newtonianos ha sido validado con enfoques tanto analíticos como computacionales antes de su expansión y adopción a fluidos no newtonianos con comportamientos reológicos complejos. Otros problemas atribuidos a las operaciones transitorias y al control de precisión de la entrega de fluidos no newtonianos involucran la pulsación de presión y la propagación de ondas de presión dentro de la tubería flexible con fluidos no newtonianos compresibles o casi incomprensibles con una presión constante en la salida y una tasa de flujo másica constante o velocidad axial promedio en la entrada, que se abordarán en un artículo separado.