Modelado Interfacial No Newtoniano de Gotas de Proteína Cizalladas en Microgravedad
Autores: Adam, Joe A.; Riley, Frank P.; Lopez, Juan M.; Underhill, Patrick T.; Hirsa, Amir H.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Modelado Interfacial No Newtoniano de Gotas de Proteína Cizalladas en Microgravedad
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Interfaces de fluidos complejos
Hidrodinámica
Física de la materia blanda
Constituyentes
Comportamiento del flujo
Tensión superficial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Las interfaces de fluidos complejos son comunes en sistemas naturales y diseñados, y son un tema importante en los campos de la reología y la física de la materia blanda, proporcionando condiciones de contorno para la hidrodinámica de un sistema. La relación entre la estructura y la función dicta cómo los constituyentes dentro de los fluidos complejos gobiernan el comportamiento del flujo a través de cambios de conformación en respuesta al microentorno local para minimizar la energía libre. Tanto la hidrodinámica, como el flujo cortante, como la presencia de interfaces aire-líquido son aspectos principales del entorno de un fluido complejo. El estudio de las interfaces de fluidos acopladas a flujos masivos puede avanzar de manera única a través de experimentos en microgravedad, donde se puede lograr la contención de la tensión superficial a escalas de longitud relativamente grandes. Esta investigación computacional evalúa el flujo en la gota cortada en anillo (RSD), un reactor bioquímico sin contenedor que opera a bordo de la Estación Espacial Internacional para el estudio de fluidos complejos y la física de la materia blanda. Específicamente, se examinan los efectos hidrodinámicos de una interfaz generalizada de Boussinesq-Scriven con una viscosidad de corte superficial que disminuye con el corte en regímenes de flujo donde la interfaz aire-líquido permanece acoplada al fluido masivo newtoniano. Los resultados verifican la capacidad de este modelo interfacial para afectar la hidrodinámica a nivel del sistema bajo regímenes de parámetros específicos, lo que permite la validación futura del modelo con mediciones reológicas de alta precisión.
Descripción
Las interfaces de fluidos complejos son comunes en sistemas naturales y diseñados, y son un tema importante en los campos de la reología y la física de la materia blanda, proporcionando condiciones de contorno para la hidrodinámica de un sistema. La relación entre la estructura y la función dicta cómo los constituyentes dentro de los fluidos complejos gobiernan el comportamiento del flujo a través de cambios de conformación en respuesta al microentorno local para minimizar la energía libre. Tanto la hidrodinámica, como el flujo cortante, como la presencia de interfaces aire-líquido son aspectos principales del entorno de un fluido complejo. El estudio de las interfaces de fluidos acopladas a flujos masivos puede avanzar de manera única a través de experimentos en microgravedad, donde se puede lograr la contención de la tensión superficial a escalas de longitud relativamente grandes. Esta investigación computacional evalúa el flujo en la gota cortada en anillo (RSD), un reactor bioquímico sin contenedor que opera a bordo de la Estación Espacial Internacional para el estudio de fluidos complejos y la física de la materia blanda. Específicamente, se examinan los efectos hidrodinámicos de una interfaz generalizada de Boussinesq-Scriven con una viscosidad de corte superficial que disminuye con el corte en regímenes de flujo donde la interfaz aire-líquido permanece acoplada al fluido masivo newtoniano. Los resultados verifican la capacidad de este modelo interfacial para afectar la hidrodinámica a nivel del sistema bajo regímenes de parámetros específicos, lo que permite la validación futura del modelo con mediciones reológicas de alta precisión.