Efecto de la topografía de la superficie en la deposición de partículas de suspensiones líquidas en el flujo de canal
Autores: Zaw, Myo Min; Zhu, Liang; Ma, Ronghui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Efecto de la topografía de la superficie en la deposición de partículas de suspensiones líquidas en el flujo de canal
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Euleriano
Lagrangiano
Tasa de cizallamiento
Geometrías de costillas
Adherencia de partículas
Topografía de superficie
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se ha desarrollado un modelo Euleriano-Lagrangiano para simular la adhesión de partículas a superficies con costillas en forma de arco en un flujo de canal bidimensional a bajos números de Reynolds. Se ha realizado una simulación numérica para mejorar la comprensión cuantitativa de cómo las geometrías de las costillas mejoran las tasas de cizallamiento y la interacción partícula-superficie para varios tamaños de partículas y velocidades de flujo. La tasa de cizallamiento mejorada se atribuye a los flujos ondulados que se desarrollan sobre la superficie acanalada y a los vórtices débiles que se forman entre las costillas adyacentes. La variación de la relación de paso a altura puede alterar la amplitud del flujo ondulado y el ángulo de ataque del fluido sobre las costillas. En presencia de estos dos factores en competencia, la geometría de la costilla con una relación de paso a altura de dos demuestra la mayor tasa de cizallamiento y la menor fracción de adhesión de partículas. Sin embargo, las superficies acanaladas tienen efectos insignificantes sobre partículas pequeñas a bajas velocidades. Un análisis de fuerzas identifica una tasa de cizallamiento umbral para reducir la adhesión de partículas. Las distribuciones de partículas simuladas sobre las superficies acanaladas son altamente no uniformes para partículas más grandes a velocidades más altas. La comprensión del efecto de la topografía de la superficie en la adhesión de partículas beneficiará el diseño de texturas de superficie para mitigar la contaminación por partículas en una amplia gama de aplicaciones.
Descripción
Se ha desarrollado un modelo Euleriano-Lagrangiano para simular la adhesión de partículas a superficies con costillas en forma de arco en un flujo de canal bidimensional a bajos números de Reynolds. Se ha realizado una simulación numérica para mejorar la comprensión cuantitativa de cómo las geometrías de las costillas mejoran las tasas de cizallamiento y la interacción partícula-superficie para varios tamaños de partículas y velocidades de flujo. La tasa de cizallamiento mejorada se atribuye a los flujos ondulados que se desarrollan sobre la superficie acanalada y a los vórtices débiles que se forman entre las costillas adyacentes. La variación de la relación de paso a altura puede alterar la amplitud del flujo ondulado y el ángulo de ataque del fluido sobre las costillas. En presencia de estos dos factores en competencia, la geometría de la costilla con una relación de paso a altura de dos demuestra la mayor tasa de cizallamiento y la menor fracción de adhesión de partículas. Sin embargo, las superficies acanaladas tienen efectos insignificantes sobre partículas pequeñas a bajas velocidades. Un análisis de fuerzas identifica una tasa de cizallamiento umbral para reducir la adhesión de partículas. Las distribuciones de partículas simuladas sobre las superficies acanaladas son altamente no uniformes para partículas más grandes a velocidades más altas. La comprensión del efecto de la topografía de la superficie en la adhesión de partículas beneficiará el diseño de texturas de superficie para mitigar la contaminación por partículas en una amplia gama de aplicaciones.