Violación de la incompressibilidad del líquido por simple corte de flujo

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos La dinámica de fluidos.
• Reología Reología.
• Fluidos no newtonianos fluidos no newtonianos

Sus antecedentes:

• La dinámica de fluidos estándar a menudo asume incompressibilidad, descuidando los cambios de densidad en el flujo.
• Los flujos de corte simple generalmente se consideran estables y no compresibles.
• Las inestabilidades inducidas por el flujo como la cavitación son inesperadas en los flujos de cizallamiento simples.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar que la condición de incompressibilidad puede ser violada en simples flujos de cizallamiento.
• Para investigar el acoplamiento entre fluctuaciones de caudal y densidad debido a la dependencia de la presión de la viscosidad.
• Para identificar las condiciones que conducen a la inestabilidad mecánica en líquidos bajo corte.

Principales métodos:

• Desarrolló un modelo que incorpora el acoplamiento de flujo-densidad.
• Analizó la dependencia de densidad de la viscosidad con respecto a la presión.
• Determinó la velocidad de cizallamiento crítica para la inestabilidad.

Principales resultados:

• Se identificó una velocidad de cizallamiento crítica por encima de la cual los líquidos se vuelven mecánicamente inestables.
• Esta inestabilidad está vinculada a la derivada de la viscosidad con respecto a la presión.
• El modelo predice la accesibilidad experimental de esta inestabilidad en líquidos altamente viscosos.

Conclusiones:

• La suposición de incompressibilidad puede fallar en flujos de cizallamiento simples debido al acoplamiento viscosidad-densidad.
• Este fenómeno explica las inestabilidades observadas en los lubricantes viscosos.
• Los hallazgos pueden dilucidar la cavitación inducida por cizallamiento, el crecimiento de burbujas y la banda de cizallamiento en fluidos complejos.