Simulación Magnetohidrodinámica del Comportamiento No Lineal de Burbujas Únicas Ascendentes en Metales Líquidos en Presencia de un Campo Magnético Horizontal
Autores: Corrado, Marino; Sato, Yohei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Simulación Magnetohidrodinámica del Comportamiento No Lineal de Burbujas Únicas Ascendentes en Metales Líquidos en Presencia de un Campo Magnético Horizontal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Burbujas ascendentes
Metales líquidos
Campos magnéticos
Velocidades de ascenso terminal
Cálculos numéricos
Fuerza de Lorentz
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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El aumento de burbujas en metales líquidos en presencia de campos magnéticos es un fenómeno importante en muchos procesos de ingeniería. Se ha observado experimentalmente el comportamiento no lineal de las velocidades terminales de ascenso de las burbujas en función del aumento de la intensidad del campo, pero sigue siendo poco comprendido. Ofrecemos una explicación del fenómeno a través de cálculos numéricos. Se simula una burbuja ascendente en metal líquido estancado en presencia de un campo magnético horizontal aplicado. El comportamiento no lineal observado se reproduce con éxito; la velocidad terminal aumenta con el incremento de la intensidad del campo magnético en las regiones de campo magnético más bajo, pero disminuye en las regiones más altas. Se muestra que, en la región inferior, el aumento de la velocidad promedio de ascenso de las burbujas resulta de la supresión de las fluctuaciones en la trayectoria de la burbuja en el plano vertical perpendicular al campo magnético, como consecuencia de la fuerza de Lorentz resultante de la componente de la corriente eléctrica inducida debido al campo magnético, que (aproximadamente) actúa en la dirección opuesta a la de la velocidad del flujo. Para intensidades de campo magnético más altas, la fuerza de Lorentz induce una estela ampliada en el plano vertical paralelo al campo magnético aplicado, lo que resulta en una disminución de la velocidad de ascenso.
Descripción
El aumento de burbujas en metales líquidos en presencia de campos magnéticos es un fenómeno importante en muchos procesos de ingeniería. Se ha observado experimentalmente el comportamiento no lineal de las velocidades terminales de ascenso de las burbujas en función del aumento de la intensidad del campo, pero sigue siendo poco comprendido. Ofrecemos una explicación del fenómeno a través de cálculos numéricos. Se simula una burbuja ascendente en metal líquido estancado en presencia de un campo magnético horizontal aplicado. El comportamiento no lineal observado se reproduce con éxito; la velocidad terminal aumenta con el incremento de la intensidad del campo magnético en las regiones de campo magnético más bajo, pero disminuye en las regiones más altas. Se muestra que, en la región inferior, el aumento de la velocidad promedio de ascenso de las burbujas resulta de la supresión de las fluctuaciones en la trayectoria de la burbuja en el plano vertical perpendicular al campo magnético, como consecuencia de la fuerza de Lorentz resultante de la componente de la corriente eléctrica inducida debido al campo magnético, que (aproximadamente) actúa en la dirección opuesta a la de la velocidad del flujo. Para intensidades de campo magnético más altas, la fuerza de Lorentz induce una estela ampliada en el plano vertical paralelo al campo magnético aplicado, lo que resulta en una disminución de la velocidad de ascenso.