Movimiento de una esfera libre de luz y líquido en un cilindro vertical rotatorio de longitud finita
Autores: Kozlov, Victor; Zvyagintseva, Ekaterina; Kudymova, Ekaterina; Romanetz, Vlada
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Movimiento de una esfera libre de luz y líquido en un cilindro vertical rotatorio de longitud finita
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio experimental
Movimiento de fluidos
Cilindro vertical en rotación
Grabación de video a alta velocidad
Método PIV
Columna de Taylor-Proudman
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El artículo está dedicado a un estudio experimental del movimiento de fluidos excitado por un cuerpo esférico ligero que flota a lo largo del eje de un cilindro vertical en rotación. Los experimentos se realizan con rotación rápida. La grabación de video de alta velocidad examina el comportamiento del cuerpo dependiendo de la tasa de rotación y la viscosidad del líquido. Se utiliza el método PIV para investigar los campos de velocidad del líquido. En el marco de la cavidad, el cuerpo excita el movimiento del líquido en forma de una columna de Taylor-Proudman, cuyo diámetro es consistente con el diámetro del cuerpo. En la columna superior, el líquido realiza una rotación diferencial retrógrada, y en la inferior, una rotación progradante. Fuera de las columnas, la rotación diferencial está prácticamente ausente. Se encuentra que la intensidad del movimiento azimutal retrógrado en la columna frontal aumenta a medida que el cuerpo asciende, mientras que la intensidad de la rotación progradante en la columna trasera disminuye. Como resultado, el cuerpo libre, simultáneamente con el movimiento a lo largo del eje, realiza una rotación diferencial: en la parte inferior de la cavidad es progradante, mientras que en la parte superior es retrógrada. La intensidad de la rotación diferencial del cuerpo varía con la coordenada longitudinal de manera lineal y disminuye con la velocidad de rotación adimensional.
Descripción
El artículo está dedicado a un estudio experimental del movimiento de fluidos excitado por un cuerpo esférico ligero que flota a lo largo del eje de un cilindro vertical en rotación. Los experimentos se realizan con rotación rápida. La grabación de video de alta velocidad examina el comportamiento del cuerpo dependiendo de la tasa de rotación y la viscosidad del líquido. Se utiliza el método PIV para investigar los campos de velocidad del líquido. En el marco de la cavidad, el cuerpo excita el movimiento del líquido en forma de una columna de Taylor-Proudman, cuyo diámetro es consistente con el diámetro del cuerpo. En la columna superior, el líquido realiza una rotación diferencial retrógrada, y en la inferior, una rotación progradante. Fuera de las columnas, la rotación diferencial está prácticamente ausente. Se encuentra que la intensidad del movimiento azimutal retrógrado en la columna frontal aumenta a medida que el cuerpo asciende, mientras que la intensidad de la rotación progradante en la columna trasera disminuye. Como resultado, el cuerpo libre, simultáneamente con el movimiento a lo largo del eje, realiza una rotación diferencial: en la parte inferior de la cavidad es progradante, mientras que en la parte superior es retrógrada. La intensidad de la rotación diferencial del cuerpo varía con la coordenada longitudinal de manera lineal y disminuye con la velocidad de rotación adimensional.