Esquema de límite de mojado implementado en el modelo de Boltzmann de red de campo de fase tridimensional con grandes...

Área de la Ciencia:

• Dinámica de fluidos computacional
• Simulación de flujo multifásico
• Modelado de campo de fase

Sus antecedentes:

• La simulación de sistemas gas-líquido-sólido con grandes relaciones de densidad presenta desafíos, particularmente en el manejo preciso y sistemático de superficies sólidas curvas tridimensionales.
• Los métodos existentes de Boltzmann de red de campo de fase (LB) luchan con el tratamiento sistemático y preciso de geometrías complejas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar un nuevo esquema de límite de mojado para el método LB de campo de fase.
• Permitir la simulación precisa de flujos multifásicos con altas relaciones de densidad (hasta 1000) que involucran superficies sólidas complejas.
• Explorar nuevos fenómenos de dinámica de mojado.

Principales métodos:

• Se desarrolló un modelo LB de campo de fase capaz de manejar relaciones de densidad de hasta 1000.
• Se empleó un enfoque de energía libre para identificar la ubicación y los vectores normales de la superficie sólida.
• Se implementaron esquemas de interpolación dependientes del espacio para imponer las condiciones de mojado.

Principales resultados:

• Se validó el método propuesto utilizando casos de referencia: gota sobre una esfera, ascenso capilar en tubos y gota sobre fibras cónicas.
• Se demostró alta precisión en la simulación de procesos de mojado tanto estáticos como dinámicos.
• Se manejaron con éxito superficies curvas tridimensionales arbitrariamente complejas.
• Se observaron dos nuevos comportamientos de ley de potencias en la dinámica de gotas sobre fibras cónicas.

Conclusiones:

• El esquema de límite de mojado propuesto aborda eficazmente las limitaciones en la simulación de flujos gas-líquido-sólido con grandes relaciones de densidad y geometrías complejas.
• El método logra alta precisión y robustez para diversos escenarios de mojado.
• El modelo muestra potencial para descubrir nuevos fenómenos en la dinámica de mojado.