Flujo pulsátil en un tubo viscoelástico de paredes delgadas

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos
• Ingeniería biomédica
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los sistemas biológicos y de ingeniería a menudo presentan flujos de baja inercia y pulsación en vasos viscoelásticos extensibles.
• La investigación existente con frecuencia pasa por alto las grandes deformaciones, centrándose en cambio en los flujos inerciales en vasos mínimamente deformados.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la dinámica de un tubo viscoelástico sometido a grandes deformaciones con bajo número de Reynolds, flujo oscilatorio.
• Para analizar la influencia de la viscosidad de la pared y la frecuencia de oscilación en la deformación del tubo, la velocidad de flujo, los cambios de fase y la histeresis.

Principales métodos:

• Utilizó un modelo computacional de interacción fluido / estructura totalmente acoplado.
• Se examinaron los efectos de la variación de la viscosidad del sólido y la frecuencia de oscilación en la física del flujo y el comportamiento del tubo.

Principales resultados:

• Se observa un aumento del flujo elástico durante la inflación y una compresión durante la deflación.
• El aumento de la frecuencia de oscilación aumentó el caudal y redujo la distensión; el aumento de la viscosidad del sólido disminuyó ambos.
• La deformación y el caudal son más sensibles dentro de los rangos intermedios de viscosidad sólida y frecuencia de oscilación.

Conclusiones:

• La dinámica del tubo presenta cambios de fase complejos e histeresis, con una tasa de flujo potencialmente mayor o menor que la presión.
• La dirección de la histeresis es predecible por los desplazamientos de fase de la velocidad de flujo y puede ser en el sentido de las agujas del reloj, en sentido contrario o mixta.
• La alta viscosidad sólida induce el movimiento global del tubo, a diferencia de los tubos puramente elásticos.