Mezcla inducida por gravedad en una geometría confinada

• Autores: Séon, Thomas; Tanino, Yukie; Znaien, Jemil; Moisy, Frederic; Hulin, Jean Pierre; Salin, Dominique
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2012;03(23):43-46
• Materia: TURBULENCIA; MEZCLA; ESTRATIFICACION; INTERMITENCIA; TURBULENCE; MIXING; STRATIFICATION; INTERMITTENCY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Estudiamos la mezcla espontánea de dos fluídos con una diferencia de densidad caracterizada por el número de Atwood At y que ocupa inicialmente (en una configuración gravitacionalmente inestable) medio tubo inclinado en un ángulo θ respecto de la vertical. Para θ bajos y At altos, se observa un flujo turbulento que induce una mezcla eficiente a través de la sección del tubo; para θ altos y At bajos, el flujo es laminar y estratificado presentando tres capas de diferentes densidades o, inclusive una contracorriente viscosa de los fluídos. Para valores intermedios, se observan flujos intermitentes con secuencias de flujos laminares acelerando durante una fracción del tiempo creciente con θ. La estructura local del flujo y de la distribución de concentración han sido estudiados con PIV y LIF. En los regímenes de inercia, la velocidad de flujo se determina por el salto de concentración sobre el frente de desplazamiento. En el régimen turbulento, la velocidad varía linealmente en el diámetro del tubo, con un máximo de transferencia de cantidad de movimiento en el eje. Para θ crecientes y At decrecientes, el gradiente de concentración en el eje del tubo aumenta y aparecen canales de soluciones concentradas de cada fluido
We study the spontaneous mixing of two fluids with a density difference characterized by the Atwood number At, and occupying initially (in a gravitationally unstable configuration) half of the length of a tube at an angle θ from vertical. At low θ and high At values, one observes a turbulent flow inducing an efficient mixing across the tube section; at high θ's and low At's, a stratified laminar flow with three layers of different densities appears or, even, a fully separated viscous counter flow. At intermediate values, intermittent flows are observed with sequences of accelerating laminar flows during a fraction of the time increasing with θ. The local structures of the flow and of the concentration distribution have been studied by PIV and LIF techniques. In the inertial regimes, the flow velocity is determined by the concentration contrast at the front. In the turbulent regime, the velocity varies linearly on the tube diameter with a maximum of momentum transfer at the axis. Increasing θ and decreasing At increases the concentration gradient at the tube axis and channels of concentrated solutions of each fluid appear
Fil: Séon, Thomas. Universidad Pierre y Marie Curie. Laboratorio FAST. Orsay. Francia
Fil: Tanino, Yukie. Universidad Pierre y Marie Curie. Laboratorio FAST. Orsay. Francia
Fil: Znaien, Jemil. Universidad Pierre y Marie Curie. Laboratorio FAST. Orsay. Francia
Fil: Moisy, Frederic. Universidad Pierre y Marie Curie. Laboratorio FAST. Orsay. Francia
Fil: Hulin, Jean Pierre. Universidad Pierre y Marie Curie. Laboratorio FAST. Orsay. Francia
Fil: Salin, Dominique. Universidad Pierre y Marie Curie. Laboratorio FAST. Orsay. Francia