Modelando la Velocidad Excesiva de las Gotas de Taylor de Baja Viscosidad en Microcanales Cuadrados
Autores: Helmers, Thorben; Kemper, Philip; Thöming, Jorg; Mießner, Ulrich
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Modelando la Velocidad Excesiva de las Gotas de Taylor de Baja Viscosidad en Microcanales Cuadrados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Microscópico
Flujos multifásicos
Gotas de Taylor
Velocidad excesiva
Flujo de derivación
Algoritmos genéticos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los flujos multiphásicos microscópicos han ganado un amplio interés debido a su capacidad para transferir procesos a nuevas ventanas operativas y lograr una intensificación significativa del proceso. Sin embargo, el comportamiento hidrodinámico de las gotas de Taylor aún no se comprende del todo. En este trabajo, introducimos un modelo para determinar la velocidad excesiva de las gotas de Taylor en microcanales cuadrados. Esta diferencia de velocidad entre la gota y la velocidad superficial total del flujo tiene una influencia directa en el tiempo de residencia de la gota y está vinculada a la caída de presión. Dado que la gota no ocupa toda la sección transversal del canal, permite que la fase continua eluda la gota a través de las esquinas. Una consideración de la ecuación de continuidad relaciona generalmente la velocidad excesiva con la velocidad media del flujo. Basamos la cuantificación del flujo de elusión en una correlación para la deformación de la cúpula de la gota desde su forma estática. La deformación de la cúpula revela las fuerzas de los líquidos en flujo ejercidas sobre la interfaz y permite estimar el gradiente de presión impulsor local para el flujo de elusión. Los parámetros característicos se identifican como la longitud de elusión, el grosor de la película en la pared, la relación de viscosidad entre ambas fases y el número de Ca. El modelo propuesto se adapta con un enfoque de optimización estocástica y metaheurística basado en algoritmos genéticos. Además, nuestro modelo fue verificado con éxito con mediciones de cámara de alta velocidad y datos empíricos publicados.
Descripción
Los flujos multiphásicos microscópicos han ganado un amplio interés debido a su capacidad para transferir procesos a nuevas ventanas operativas y lograr una intensificación significativa del proceso. Sin embargo, el comportamiento hidrodinámico de las gotas de Taylor aún no se comprende del todo. En este trabajo, introducimos un modelo para determinar la velocidad excesiva de las gotas de Taylor en microcanales cuadrados. Esta diferencia de velocidad entre la gota y la velocidad superficial total del flujo tiene una influencia directa en el tiempo de residencia de la gota y está vinculada a la caída de presión. Dado que la gota no ocupa toda la sección transversal del canal, permite que la fase continua eluda la gota a través de las esquinas. Una consideración de la ecuación de continuidad relaciona generalmente la velocidad excesiva con la velocidad media del flujo. Basamos la cuantificación del flujo de elusión en una correlación para la deformación de la cúpula de la gota desde su forma estática. La deformación de la cúpula revela las fuerzas de los líquidos en flujo ejercidas sobre la interfaz y permite estimar el gradiente de presión impulsor local para el flujo de elusión. Los parámetros característicos se identifican como la longitud de elusión, el grosor de la película en la pared, la relación de viscosidad entre ambas fases y el número de Ca. El modelo propuesto se adapta con un enfoque de optimización estocástica y metaheurística basado en algoritmos genéticos. Además, nuestro modelo fue verificado con éxito con mediciones de cámara de alta velocidad y datos empíricos publicados.