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Transporte Mejorado por Pulsación en Canales Porosos Pseudo-Periódicos

Autores: Noselidze, Irakli; Tavzarashvili, Kakhaber

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Transporte Mejorado por Pulsación en Canales Porosos Pseudo-Periódicos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Método de Lattice Boltzmann
Flujo pulsátil
Medios porosos
Estabilidad numérica
Efectos de resonancia
Mejora del flujo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Se implementa un modelo de Boltzmann en red bidimensional D2Q9 con una condición de contorno de entrada de presión sinusoidal para estudiar el flujo pulsátil a través de canales porosos pseudo-periódicos. Se realizan simulaciones en MATLAB para geometrías que contienen obstáculos rectangulares, circulares y elípticos dispuestos periódicamente para representar medios porosos simplificados. Las pruebas de independencia de la malla y del paso de tiempo, junto con la verificación de pequeñas variaciones de presión y densidad, aseguran un flujo débilmente compresible de bajo número de Mach y estabilidad numérica. El estudio se centra en el acoplamiento entre la frecuencia de oscilación y la periodicidad espacial de la estructura. Los resultados revelan efectos de resonancia distintos, donde el caudal promedio por ciclo supera el valor en estado estacionario en hasta un 40-50% en frecuencias óptimas. Se introduce una función de respuesta adimensional, R()=Qpuls/Qsteady, para cuantificar la mejora del flujo. La amplitud de respuesta y el ancho de banda dependen fuertemente de la forma del obstáculo y la porosidad; los obstáculos circulares y elípticos producen la mayor mejora debido a transiciones de línea de corriente más suaves, mientras que los rectangulares y triangulares muestran respuestas más débiles. La dependencia de frecuencia de R() sigue una tendencia de tipo resonancia consistente con la teoría de Womersley, reflejando la interacción entre la forzamiento temporal y la periodicidad espacial. Estos hallazgos proporcionan información cuantitativa sobre la mejora del flujo inducida por pulsaciones y establecen condiciones de contorno y salida físicamente fundamentadas para un modelado confiable de LBM del transporte no estacionario en sistemas microfluídicos, biológicos y de recuperación mejorada de petróleo.

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