Movimiento Lento de una Partícula Esférica Perpendicular a Dos Paredes Planas con Superficies de Deslizamiento
Autores: Chen, Yi C.; Keh, Huan J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Movimiento Lento de una Partícula Esférica Perpendicular a Dos Paredes Planas con Superficies de Deslizamiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Fluido
Esfera deslizante
Paredes planas
Fuerza de arrastre
Pegajosidad
Rotación axisimétrica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se analiza el flujo creeping cuasi-estacionario de un fluido viscoso alrededor de una esfera deslizante que se traduce perpendicularmente a una o dos grandes paredes planas deslizantes en posiciones relativas arbitrarias. Para resolver la ecuación de Stokes axisimétrica para el flujo del fluido, construimos una solución general utilizando soluciones fundamentales en sistemas de coordenadas esféricas y cilíndricas. Las condiciones de contorno se aplican primero a las paredes planas utilizando la transformada de Hankel y luego a la superficie de la partícula utilizando un método de colocación. Se obtienen resultados numéricos de la fuerza de arrastre ejercida por el fluido sobre la partícula para diferentes valores de los parámetros relevantes de adherencia/deslizamiento y configuración. Nuestros resultados de fuerza concuerdan bien con las soluciones existentes para el movimiento de una esfera deslizante perpendicular a una o dos paredes planas sin deslizamiento. La fuerza de arrastre hidrodinámica que actúa sobre la partícula es una función monótonamente creciente de la adherencia de las paredes planas y de la relación entre su radio y la distancia de cada pared plana. Con otros parámetros constantes, esta fuerza de arrastre generalmente aumenta con el aumento de la adherencia de la superficie de la partícula. La influencia de las paredes planas deslizantes en la traducción axisimétrica de una esfera deslizante es significativamente más fuerte que su rotación axisimétrica.
Descripción
Se analiza el flujo creeping cuasi-estacionario de un fluido viscoso alrededor de una esfera deslizante que se traduce perpendicularmente a una o dos grandes paredes planas deslizantes en posiciones relativas arbitrarias. Para resolver la ecuación de Stokes axisimétrica para el flujo del fluido, construimos una solución general utilizando soluciones fundamentales en sistemas de coordenadas esféricas y cilíndricas. Las condiciones de contorno se aplican primero a las paredes planas utilizando la transformada de Hankel y luego a la superficie de la partícula utilizando un método de colocación. Se obtienen resultados numéricos de la fuerza de arrastre ejercida por el fluido sobre la partícula para diferentes valores de los parámetros relevantes de adherencia/deslizamiento y configuración. Nuestros resultados de fuerza concuerdan bien con las soluciones existentes para el movimiento de una esfera deslizante perpendicular a una o dos paredes planas sin deslizamiento. La fuerza de arrastre hidrodinámica que actúa sobre la partícula es una función monótonamente creciente de la adherencia de las paredes planas y de la relación entre su radio y la distancia de cada pared plana. Con otros parámetros constantes, esta fuerza de arrastre generalmente aumenta con el aumento de la adherencia de la superficie de la partícula. La influencia de las paredes planas deslizantes en la traducción axisimétrica de una esfera deslizante es significativamente más fuerte que su rotación axisimétrica.