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Traducción lenta de una esfera compuesta en una cavidad esférica excéntrica

Autores: Chen, Yi C.; Keh, Huan J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Traducción lenta de una esfera compuesta en una cavidad esférica excéntrica


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Estudio
Partícula
Flujo
Capa porosa
Fuerza de arrastre
Cavidad

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio semianalítico se presenta examinando el flujo creeping cuasi-estacionario causado por una partícula esférica blanda (compuesta), que es un núcleo esférico duro (impermeable) cubierto por una capa porosa (permeable), que se traduce en un fluido newtoniano incompresible dentro de una cavidad esférica no concéntrica a lo largo de la línea que une sus centros. Para resolver las ecuaciones de Brinkman y Stokes para los campos de flujo dentro y fuera de la capa porosa, respectivamente, se construyen soluciones generales en dos sistemas de coordenadas esféricas adjuntos a la partícula y a la cavidad individualmente. Las condiciones de contorno en la pared de la cavidad y en la superficie de la partícula se cumplen a través de un método de colocación. Se obtienen resultados numéricos de la fuerza de arrastre normalizada ejercida por el fluido sobre la partícula para numerosos valores de las relaciones de los radios núcleo-partícula, radios partícula-cavidad, la distancia entre los centros respecto a la diferencia de radios de la partícula y la cavidad, y el radio de la partícula respecto a la longitud de permeación de la capa porosa. Para la traducción de una esfera blanda dentro de una cavidad concéntrica o cerca de una pared de cavidad de pequeña curvatura, nuestros resultados de arrastre concuerdan con soluciones disponibles en la literatura. El efecto de la cavidad sobre la fuerza de arrastre de una esfera blanda en traducción es una función monótonamente creciente de las relaciones de los radios núcleo-partícula y del radio de la partícula respecto a la longitud de permeación de la capa porosa. Mientras que la fuerza de arrastre generalmente aumenta con un incremento en la relación de los radios partícula-cavidad, puede ocurrir un mínimo débil (sorprendentemente, menor que el de una esfera blanda no confinada) para el caso de bajas relaciones de los radios núcleo-partícula y del radio de la partícula respecto a la longitud de permeación. Esta fuerza de arrastre generalmente aumenta con un incremento en la excentricidad de la posición de la partícula, pero en el caso de bajas relaciones de los radios núcleo-partícula y del radio de la partícula respecto a la longitud de permeación, la fuerza de arrastre puede disminuir ligeramente con el aumento de la excentricidad.

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