Soluciones en forma cerrada no estacionarias para flujos viscosos termo y quimio-vibracionales
Autores: Bratsun, Dmitry; Vyatkin, Vladimir
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Soluciones en forma cerrada no estacionarias para flujos viscosos termo y quimio-vibracionales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Soluciones en forma cerrada
Ecuación de Navier-Stokes
Aproximación de Boussinesq
Vibraciones armónicas
Inhomogeneidad
Movimiento de fluidos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Se discute una clase de soluciones exactas en forma cerrada para la ecuación de Navier-Stokes escrita en la aproximación de Boussinesq. Las soluciones describen el movimiento de un fluido reactivo no homogéneo sometido a vibraciones armónicas de baja o finita frecuencia. La inhomogeneidad del medio surge debido al gradiente de densidad transversal que aparece como resultado de la exotermicidad y las transformaciones químicas debido a una reacción. En última instancia, el mecanismo físico del movimiento del fluido es el efecto desigual de un campo inercial variable sobre las subcapas laminares de diferentes densidades. Derivamos las soluciones para varios problemas de convecciones termo- y quimio-vibracionales, incluyendo el flujo viscoso de un fluido generador de calor ya sea en una capa plana o en una tubería cerrada y el flujo viscoso de un fluido que reacciona según un esquema químico de primer orden bajo vibraciones armónicas. Se derivan expresiones analíticas en forma cerrada para la velocidad del fluido, la presión, la temperatura y la concentración de reactivos para cada caso. Se discute un procedimiento general para derivar la solución exacta.
Descripción
Se discute una clase de soluciones exactas en forma cerrada para la ecuación de Navier-Stokes escrita en la aproximación de Boussinesq. Las soluciones describen el movimiento de un fluido reactivo no homogéneo sometido a vibraciones armónicas de baja o finita frecuencia. La inhomogeneidad del medio surge debido al gradiente de densidad transversal que aparece como resultado de la exotermicidad y las transformaciones químicas debido a una reacción. En última instancia, el mecanismo físico del movimiento del fluido es el efecto desigual de un campo inercial variable sobre las subcapas laminares de diferentes densidades. Derivamos las soluciones para varios problemas de convecciones termo- y quimio-vibracionales, incluyendo el flujo viscoso de un fluido generador de calor ya sea en una capa plana o en una tubería cerrada y el flujo viscoso de un fluido que reacciona según un esquema químico de primer orden bajo vibraciones armónicas. Se derivan expresiones analíticas en forma cerrada para la velocidad del fluido, la presión, la temperatura y la concentración de reactivos para cada caso. Se discute un procedimiento general para derivar la solución exacta.