Las estructuras coherentes del flujo de fluidos EVP en un cilindro circular

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos
• Mecánica de fluidos no newtonianos
• Física computacional

Sus antecedentes:

• La comprensión del comportamiento de los fluidos no newtonianos es crucial en diversas aplicaciones de ingeniería.
• El flujo a través de obstáculos, como los cilindros, es un problema fundamental en la dinámica de fluidos.
• La elasticidad y la plasticidad alteran significativamente la dinámica del flujo en comparación con los fluidos newtonianos.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la elasticidad y la plasticidad en el flujo 2D a través de un cilindro a Re=100.
• Analizar la transición de los regímenes de flujo periódicos a complejos utilizando técnicas avanzadas de descomposición.
• Identificar los parámetros clave que rigen la complejidad del flujo en fluidos viscoelásticos y elastoviscoplásticos.

Principales métodos:

• Simulaciones numéricas directas utilizando el modelo de Saramito-Herschel-Bulkley.
• Aplicación de la Descomposición Ortogonal Propia (POD) y la Descomposición de Modo Dinámico de Orden Superior (HODMD).
• Variación sistemática de los parámetros del fluido (número de Weissenberg, número de Bingham, etc.) y análisis de las estructuras de flujo.

Principales resultados:

• El aumento de la elasticidad (número de Weissenberg) alarga las burbujas de recirculación y aumenta la complejidad del flujo.
• Efectos plásticos más fuertes (número de Bingham, índice de ley de potencia) aumentan la complejidad del flujo.
• Se identificaron tres regímenes dinámicos: flujo periódico, transicional y completamente complejo.

Conclusiones:

• La elasticidad y la plasticidad juegan roles críticos en la determinación de los patrones de flujo alrededor de los obstáculos.
• La interacción entre la inercia, la elasticidad y el esfuerzo de fluencia determina la transición a regímenes de flujo complejos.
• La POD y la HODMD son herramientas efectivas para caracterizar flujos complejos no newtonianos.