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Procesos de relajación de energía interna y viscosidades de volumen en fluidos

Autores: Bruno, Domenico; Giovangigli, Vincent

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Procesos de relajación de energía interna y viscosidades de volumen en fluidos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Relajación de energía
Coeficientes de viscosidad en masa
Modelo de dos temperaturas
Modos de energía interna
Modelo estado a estado
Simulaciones de Monte Carlo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se revisitan los procesos de relajación de energía interna en modelos de fluidos derivados de la teoría cinética, así como los coeficientes de viscosidad volumétrica relacionados. Se discute la aparición de coeficientes de viscosidad volumétrica en regímenes de relajación y los vínculos con los coeficientes de viscosidad volumétrica de una sola temperatura en equilibrio. Primero, se investiga un modelo de dos temperaturas con un único modo de energía interna, luego un modelo de dos temperaturas con dos modos de energía interna y, finalmente, un modelo de estado a estado para mezclas de gases. Todos estos modelos conducen a una interpretación física única de la aparición de efectos de viscosidad volumétrica cuando los tiempos característicos de relajación son menores que los tiempos del fluido. Se realizan simulaciones numéricas de Monte Carlo de los procesos de relajación de energía interna en gases modelo, y se computan los espectros de potencia de las fluctuaciones de densidad. Cuando el tiempo de relajación de energía es menor que el tiempo del fluido, tanto el modelo de dos temperaturas como el modelo de una sola temperatura que incluye viscosidad volumétrica ofrecen una descripción satisfactoria. Sin embargo, cuando el tiempo de relajación de energía es mayor que el tiempo del fluido, solo el modelo de dos temperaturas está de acuerdo con la ecuación de Boltzmann. También se simula la población cuántica de una mezcla de He-H2 con secciones transversales detalladas de He-H2, y la viscosidad volumétrica resultante evaluada a partir de la fórmula de Green-Kubo está de acuerdo con la teoría. También se aborda el impacto de la viscosidad volumétrica en la mecánica de fluidos, así como varios aspectos matemáticos de la relajación de energía interna y la expansión asintótica de Chapman-Enskog para un modelo de fluido de dos temperaturas.

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