Flujo de canal turbulento cargado de burbujas de fluidos de ley de potencia: un estudio de simulación numérica directa
Autores: Bräuer, Felix; Trautner, Elias; Hasslberger, Josef; Cifani, Paolo; Klein, Markus
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Flujo de canal turbulento cargado de burbujas de fluidos de ley de potencia: un estudio de simulación numérica directa
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Influencia
Comportamiento de fluidos no newtonianos
Flujo descendente turbulento cargado de burbujas
Canal vertical
Fluidos de ley de potencia
Fracción de volumen de gas
Licencia
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Se investiga la influencia del comportamiento de fluidos no newtonianos en las estadísticas de flujo de un flujo descendente turbulento cargado de burbujas en un canal vertical. Se realiza un estudio de Simulación Numérica Directa (DNS) para fluidos de ley de potencia con índices de ley de potencia de 0.7 (corte delgado), 1 (newtoniano) y 1.3 (corte grueso) en la fase líquida a una fracción de volumen de gas del 6%. El flujo es impulsado hacia abajo por un caudal volumétrico constante correspondiente a un número de Reynolds de fricción de Re~127.3. El número de Eötvös varía entre Eo=0.3125 y Eo=3.75 para investigar la influencia de burbujas cuasi-esféricas así como burbujas oscilantes y, por lo tanto, la interacción de la deformabilidad de las burbujas con el comportamiento de ley de potencia del líquido en masa. Las estadísticas de fluidos de primer y segundo orden resultantes, es decir, la fracción de gas, la velocidad media y los perfiles de fluctuación de velocidad a través del canal, muestran tendencias claras en respuesta a los índices de ley de potencia variables. Además, se observó que las oscilaciones de las burbujas aumentan con la disminución del índice de ley de potencia. En el núcleo del canal, las burbujas aumentan significativamente la tasa de disipación, que, a diferencia de su comportamiento en la pared, muestra órdenes de magnitud similares para todos los índices de ley de potencia.
Descripción
Se investiga la influencia del comportamiento de fluidos no newtonianos en las estadísticas de flujo de un flujo descendente turbulento cargado de burbujas en un canal vertical. Se realiza un estudio de Simulación Numérica Directa (DNS) para fluidos de ley de potencia con índices de ley de potencia de 0.7 (corte delgado), 1 (newtoniano) y 1.3 (corte grueso) en la fase líquida a una fracción de volumen de gas del 6%. El flujo es impulsado hacia abajo por un caudal volumétrico constante correspondiente a un número de Reynolds de fricción de Re~127.3. El número de Eötvös varía entre Eo=0.3125 y Eo=3.75 para investigar la influencia de burbujas cuasi-esféricas así como burbujas oscilantes y, por lo tanto, la interacción de la deformabilidad de las burbujas con el comportamiento de ley de potencia del líquido en masa. Las estadísticas de fluidos de primer y segundo orden resultantes, es decir, la fracción de gas, la velocidad media y los perfiles de fluctuación de velocidad a través del canal, muestran tendencias claras en respuesta a los índices de ley de potencia variables. Además, se observó que las oscilaciones de las burbujas aumentan con la disminución del índice de ley de potencia. En el núcleo del canal, las burbujas aumentan significativamente la tasa de disipación, que, a diferencia de su comportamiento en la pared, muestra órdenes de magnitud similares para todos los índices de ley de potencia.