Simulación numérica de la longitud de entrada en un flujo laminar en una tubería a bajos números de Reynolds
Autores: Qi, Xiaoli; Wang, Qikun; Ke, Lingjie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación numérica de la longitud de entrada en un flujo laminar en una tubería a bajos números de Reynolds
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Teoría de la capa límite de Prandtl
Longitud de entrada
Números de Reynolds
Fluidos newtonianos
Viscoelásticos
Flujo laminar en tubería circular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Según la teoría de la capa límite de Prandtl, la longitud de entrada se refiere a la distancia axial requerida para que un flujo haga la transición desde su condición inicial de entrada a un flujo completamente desarrollado donde el perfil de velocidad se estabiliza aguas abajo. Sin embargo, esta teoría sigue siendo aplicable solo bajo la suposición de 1, mientras que su validez disminuye bajo condiciones de bajo número de Reynolds. Este estudio utiliza OpenFOAM basado en el método de volumen finito para examinar numéricamente fluidos newtonianos y viscoelásticos en un flujo laminar en una tubería circular. El objetivo es determinar el rango de números de Reynolds para los cuales las ecuaciones diferenciales dentro de la teoría de la capa límite de Prandtl son estrictamente válidas. Además, el estudio explora los efectos de los números de Reynolds () que van de 50 a 100, la relación de viscosidad del solvente (fijada en 0.3 y 0.7, y los números de Weissenberg () que van de 0.2 a 5 en la longitud de entrada y el factor de fricción para el modelo de Oldroyd-B. Los resultados indican la presencia de un número de Reynolds más bajo que impide el logro de los resultados predichos por la teoría de la capa límite de Prandtl para la longitud de entrada. El efecto de la inercia, el aumento en la contribución de viscosidad del solvente y el efecto elástico muestran una relación lineal con la longitud de entrada y el factor de fricción.
Descripción
Según la teoría de la capa límite de Prandtl, la longitud de entrada se refiere a la distancia axial requerida para que un flujo haga la transición desde su condición inicial de entrada a un flujo completamente desarrollado donde el perfil de velocidad se estabiliza aguas abajo. Sin embargo, esta teoría sigue siendo aplicable solo bajo la suposición de 1, mientras que su validez disminuye bajo condiciones de bajo número de Reynolds. Este estudio utiliza OpenFOAM basado en el método de volumen finito para examinar numéricamente fluidos newtonianos y viscoelásticos en un flujo laminar en una tubería circular. El objetivo es determinar el rango de números de Reynolds para los cuales las ecuaciones diferenciales dentro de la teoría de la capa límite de Prandtl son estrictamente válidas. Además, el estudio explora los efectos de los números de Reynolds () que van de 50 a 100, la relación de viscosidad del solvente (fijada en 0.3 y 0.7, y los números de Weissenberg () que van de 0.2 a 5 en la longitud de entrada y el factor de fricción para el modelo de Oldroyd-B. Los resultados indican la presencia de un número de Reynolds más bajo que impide el logro de los resultados predichos por la teoría de la capa límite de Prandtl para la longitud de entrada. El efecto de la inercia, el aumento en la contribución de viscosidad del solvente y el efecto elástico muestran una relación lineal con la longitud de entrada y el factor de fricción.