Aplicación de un Método de Proyección para Simular el Flujo de un Fluido de Cizallamiento Descendente
Autores: Jabbari, Masoud; McDonough, James; Mitsoulis, Evan; Hattel, Jesper Henri
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Aplicación de un Método de Proyección para Simular el Flujo de un Fluido de Cizallamiento Descendente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Método de proyección
Ecuaciones de Navier-Stokes
Cavidad impulsada por tapa
Números de Reynolds
Fluido newtoniano
Modelo de ley de potencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, se utiliza un método de proyección de primer orden para resolver numéricamente las ecuaciones de Navier-Stokes para un fluido incompresible dependiente del tiempo dentro de una cavidad tridimensional (3-D) impulsada por un tapa. La estructura del flujo en una cavidad con una relación de aspecto =1 y números de Reynolds (100, 400, 1000) se compara con resultados existentes para validar el código. Luego aplicamos el código desarrollado al flujo de un fluido newtoniano generalizado con el conocido modelo de ley de potencia de Ostwald-de Waele. Los resultados muestran que, al disminuir n (una mayor desviación del comportamiento newtoniano) de 1 a 0.9, los valores máximos de la velocidad disminuyen mientras que el centro del vórtice principal se desplaza hacia la esquina superior derecha de la cavidad. Sin embargo, para n=0.5, el comportamiento se invierte y el vórtice principal se desplaza de nuevo hacia el centro de la cavidad. Además, demostramos que, para las cavidades más profundas, =2,4, a medida que el parámetro de adelgazamiento por cizallamiento n disminuye, el vórtice principal superior se expande hacia la superficie inferior, y correspondientemente el flujo secundario se vuelve menos pronunciado en el plano perpendicular a la tapa de la cavidad.
Descripción
En este artículo, se utiliza un método de proyección de primer orden para resolver numéricamente las ecuaciones de Navier-Stokes para un fluido incompresible dependiente del tiempo dentro de una cavidad tridimensional (3-D) impulsada por un tapa. La estructura del flujo en una cavidad con una relación de aspecto =1 y números de Reynolds (100, 400, 1000) se compara con resultados existentes para validar el código. Luego aplicamos el código desarrollado al flujo de un fluido newtoniano generalizado con el conocido modelo de ley de potencia de Ostwald-de Waele. Los resultados muestran que, al disminuir n (una mayor desviación del comportamiento newtoniano) de 1 a 0.9, los valores máximos de la velocidad disminuyen mientras que el centro del vórtice principal se desplaza hacia la esquina superior derecha de la cavidad. Sin embargo, para n=0.5, el comportamiento se invierte y el vórtice principal se desplaza de nuevo hacia el centro de la cavidad. Además, demostramos que, para las cavidades más profundas, =2,4, a medida que el parámetro de adelgazamiento por cizallamiento n disminuye, el vórtice principal superior se expande hacia la superficie inferior, y correspondientemente el flujo secundario se vuelve menos pronunciado en el plano perpendicular a la tapa de la cavidad.