Acoplamiento de Flujos Vorticales de Volumen a la Interfaz Aire-Agua: Desde Poner Aceite en Aguas Turbulentas hasta Surfactantes en Soluciones de Proteínas
Autores: Hirsa, Amir H.; Lopez, Juan M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Acoplamiento de Flujos Vorticales de Volumen a la Interfaz Aire-Agua: Desde Poner Aceite en Aguas Turbulentas hasta Surfactantes en Soluciones de Proteínas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Interfaz aire-agua
Tensioactivos
Ecuaciones de Navier-Stokes
Propiedades interfaciales
Flujo en volumen
Geometrías de flujo cilíndricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La interfaz aire-agua en sistemas en flujo sigue siendo un desafío para modelar, incluso en casos donde la interfaz es esencialmente plana. Esto se debe a que, aunque cada lado está gobernado por las ecuaciones de Navier-Stokes, el equilibrio de tensiones que proporciona las condiciones de contorno para las ecuaciones involucra propiedades asociadas con los tensioactivos que están inevitablemente presentes en la interfaz aire-agua. Aparte de los desafíos en la medición de propiedades interfaciales, ya sean intrínsecas o dependientes del flujo, el acoplamiento bidireccional de los flujos de volumen e interfaciales no es trivial, incluso para geometrías de flujo muy simples. Aquí, presentamos una visión general de la física asociada con las monocapas de tensioactivos en líquidos en flujo y describimos cómo la monocapa afecta el flujo de volumen y cómo la monocapa es transportada y deformada por el flujo de volumen. El énfasis está principalmente en geometrías de flujo cilíndricas, y se consideran tanto las respuestas interfaciales newtonianas como las no newtonianas. Consideramos flujos interfaciales que son solenoidales, así como aquellos donde la velocidad de la superficie no es divergente.
Descripción
La interfaz aire-agua en sistemas en flujo sigue siendo un desafío para modelar, incluso en casos donde la interfaz es esencialmente plana. Esto se debe a que, aunque cada lado está gobernado por las ecuaciones de Navier-Stokes, el equilibrio de tensiones que proporciona las condiciones de contorno para las ecuaciones involucra propiedades asociadas con los tensioactivos que están inevitablemente presentes en la interfaz aire-agua. Aparte de los desafíos en la medición de propiedades interfaciales, ya sean intrínsecas o dependientes del flujo, el acoplamiento bidireccional de los flujos de volumen e interfaciales no es trivial, incluso para geometrías de flujo muy simples. Aquí, presentamos una visión general de la física asociada con las monocapas de tensioactivos en líquidos en flujo y describimos cómo la monocapa afecta el flujo de volumen y cómo la monocapa es transportada y deformada por el flujo de volumen. El énfasis está principalmente en geometrías de flujo cilíndricas, y se consideran tanto las respuestas interfaciales newtonianas como las no newtonianas. Consideramos flujos interfaciales que son solenoidales, así como aquellos donde la velocidad de la superficie no es divergente.