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FISICA DE FLUIDOS



10 tesis en 1 páginas: 1
  • ESTUDIO DE LA ROTURA DE GOTAS Y BURBUJAS EN FLUJOS A ALTOS NUMEROS DE REYNOLDS .
    Autor: RODRIGUEZ RODRIGUEZ FRANCISCO JAVIER.
    Año: 2004.
    Universidad: CARLOS III DE MADRID.
    Centro de lectura: ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR .
    Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.
    Resumen: La rotura turbulenta de partículas (gotas y burbujas) dista mucho de ser un fenómeno bien comprendido. La propia física de la interacción partícula-turbulencia presenta numerosos puntos oscuros, como consecuencia de lo cual no existen a día de hoy modelos cien por cien fiables que permitan predecir la evolución de la distribución de partículas en flujos turbulentos de interés en la ciencia o la tecnología. En un proceso de atomización turbulenta, las fuerzas de presión fluctuantes propias de este tipo de flujos que tienden a fragmentar la gota o burbuja encuentran la oposición de la tensión superficial, que trataría de mantenerla esférica. El cociente entre el orden de magnitud de ambos esfuerzos recibe el nombre de número de Weber, y es el parámetro fundamental en atomización turbulenta. La primera parte de esta tesis consiste en una investigación experimental del régimen de números de Weber moderados. El flujo en el que se realizan los experimentos es un chorro libre turbulento. Este flujo presenta varias ventajas respecto a los reactores agitados típicamente empleados en la literatura: la primera es que si el tamaño de las burbujas cae dentro del subrango inercial del espectro de energía, cerca del eje del chorro la turbulencia es prácticamente isótropa y homogénea. Además, puesto que en el eje del chorro la cortadura es nula y no existen superficies sólidas, se puede considerar que la rotura de las partículas es puramente turbulenta. Por otra parte, el chorro libre es un flujo ampliamente estudiado en la literatura y de fácil caracterización experimental. La medición de las propiedades de la rotura turbulenta se realiza mediante técnicas de análisis de imágenes. Estas técnicas, además de ser no intrusivas, permiten caracterizar flujos en los que las partículas sean fuertemente irregulares, a diferencia de lo que ocurre con otros métodos de medida como por ejemplo la anemometría de desfase doppler. Primeramente se emplea un método de medida basado en el análisis de la evolución de la población de burbujas mientras ésta es arrastrada por el chorro. Este método permite la medición de la frecuencia de rotura de las burbujas mayores que se encuentran en cada experimento. Los resultados confirman la tendencia de la frecuencia de rotura observada por otros autores. A continuación se describe una nueva técnica experimental, basada en el seguimiento de las burbujas en vídeos de alta velocidad, que permite medir, no sólo la frecuencia de rotura de las burbujas de todos los tamaños presentes en el experimento, sino también la distribución de fragmentos generada al romperse éstas burbujas. Los resultados obtenidos muestra cláramente como el proceso de rotura en este régimen está más influenciado por la historia de la burbuja que por las condiciones del flujo al que se enfrenta en cada instante. Además del trabajo experimental, se desarrolla un modelo de interaccíon partícula-estructura turbulenta válido cuando el número de Reynolds del flujo alrededor de la partícula es alto, o lo que es lo mismo, cuando ésta es mucho mayor que la escala de Kolmogorov. Este modelo es aplicable tanto a burbujas como a gotas. En concreto, se desarrolla con dos objetivos: el primero reproducir la dependencia de la frecuencia de rotura adimensional con el número de Weber turbulento observado en los experimentos y el segundo entender el efecto de la densidad de la partícula en su rotura. Este modelo explica satisfactoriamente determinadas características de la rotura observadas en experimentos, en concreto reproduce la tendencia de la frecuencia de rotura adimensional cuando ésta aún no ha alcanzado su dependencia asintótica con el número de Weber. Por otra parte, cuando la densidad de la gota se hace comparable a la del fluido exterior, el modelo explica el intenso estiramiento que, como se ha visto en experimentos de algunos autores, experimentan las gotas.
  • EFECTOS NO ESTACIONARIOS DE DIFUSIÓN PREFERENCIAL Y DE LIBERACIÓN DE CALOR EN MODELOS DE LLAMAS LAMINARES .
    Autor: VERA COELLO MARCOS.
    Año: 2003.
    Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
    Centro de lectura: E.T.S. DE INGENIEROS AERONAUTICOS.
    Centro de realización: ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AERONAUTICOS.
    Resumen: En esta tesis se analiza la estructura y dinámica de llamas laminares premezcladas y de difusión sometidas a perturbaciones características de los flujos laminares y turbulentos. El análisis , basado en una combinación de métodos analíticos y numéricos, incluye los efectos de los valores distintos de las difusividades térmicas y másicas del combustible y el oxidante. En primer lugar, se presenta un estudio exhaustivo de los regímenes de combustión en la llama premezclada sometida a estiramiento entre dos corrientes opuestas, una de reactantes y otra de gases quemados -cuya temperatura puede ser distinta a la temperatura adiabatica de la corriente de reactantes-, considerando desviaciones importantes del número de Lewis del reactante limitante (típicamente el combustible) respecto a la unidad. El análisis supone una reacción global de tipo Arrhenius con alta energía de activación y emplea la aproximación termodifusiva de densidad y propiedades de transporte constantes. Los resultados proporcionan las condiciones críticas de entinción e ignición de la llama premezclada en términos del número de Damkohler, revelando la existencia de tres regímenes de combustión: el régimen de llama premezclada, el régimen de combustión parcial y el régimen de ignición. A continuación se presenta un análisis original de las perturbaciones inducidas en la llama de difusión por parejas de torbellinos contrarrotatorios y anillos de vorticidad de intensidad suficiente para producir la extinsión local. Se ha investigado el caso de química rápida, en el que el problema se puede reducir a uno de mezcla mediante una formulación basada en escalares pasivos. El análisis, basado en un modelo sencillo para los torbellinos y un valor constante para la densidad y las propiedades de transporte del gas, proporciona un procedimiento para describir la distorsión de la capa de mezcla, así como la evolución espacial y temporal del espesor de la capa de mezcla. Esto permite la evolución de la disipación escalar, que determina las condiciones para la extinción local de la llama y para la propagación de bordes de llama (o llamas triples) a lo largo de la capa de mezcla. Este análisis explica perfectamente los resultados de experimentos llevados a cabo en la Universidad de Yale y en la Universidad de París. Los resultados de este análisis se utilizan posteriormente para estudiar, usando un modelo langrangiano sencillo, la evolución espacial y temporal de los bordes de llama (o llama triples) que aparecen tras la extinción local de la llama de difusión. El modelo supone que la velocidad de propagación del borde de llama respecto al fluido depende exclusivamente del número de Damkohler local, que se puede obtener del análisis anterior. Para evaluar dicha velocidad se utilizan resultados previos sobre la propagación de frentes de ignición y extinción en capas de mezcla sometidas a estiramiento que tiene en cuenta el efecto de liberación de calor. Los resultados del modelo también reproducen con gran fiabilidad las observaciones experimentales. Por último, se presenta un análisisde la estructura y la dinámica de las capas de mezcla reactivas en contracorriente en el que se incluye el efecto de los cambios de densidad y de las variaciones de las propiedades de transporte con la temperatura. El objetivo es comparar la respuesta de la capa de mezcla perurbada por un torbellino anular con la que se obtiene en el caso de densidad constante, siempre en el caso de química rápida. El análisis muestra que la respuesta de la capa de mezcla es más rápida cuando se retiene los efectos de densidad variable, mientras que la respuesta en amplitud cambia muy poco cuando se retienen las variaciones de densidad. También se discuten brevemente las dificultades que surgen cuando la capa de mezcla constituye además una entrfase de densidad . Para ello, se presenta una solución exacta de las ecuaciones de Euler para la propagación de torbellinos en presencia de entrefases abruptas de densidad que permite aclarar algunos aspectos relevantes de este tipo de flujos.
  • ANÁLISIS DE FENÓMENOS DE SINCRONIZACIÓN EN SISTEMAS CAÓTICOS DE ALTA DIMENSIÓN .
    Autor: MENDOZA PARRA CAROLINA ANDREA.
    Año: 2003.
    Universidad: NAVARRA.
    Centro de lectura: CIENCIAS.
    Centro de realización: UNIVERSIDAD DE NAVARRA.
    Resumen: En esta tesis se han estudiado dos tipos de sincronización en sistemas extensos. Primero se ha caracterizado la estabilidad de la sincronización anticipada, para una cadena de 100 osciladores de Rossler acoplados unidireccionalmente. Para este sistema se ha medido los exponentes trasversales de Lyapunov, y se ha determinado el comportamiento frente a una perturbación, midiendo la amplitud de una perturbación que se propaga en la cadena de osciladores y su velocidad. Hemos encontrado que este tipo de sincronización presenta la inestabilidad convectiva, donde una perturbación se mueve a través de la cadena, con una velocidad de grupo distinta de cero con respecto a un sistema inercial. En la segunda parte, hemos caracterizado la sincronización anómala para dos ecuaciones de Ginzburg-Landau complejas acopladas asimétricamente. Hemos fiando sus ecuaciones en turbulencia de fase y turbulencia de amplitud. Al incrementar el parámetro de acoplamiento encontramos las sincronizaciones de frecuencia, fase y completa. Observamos que la ecuación de mayor frecuencia sincroniza de forma regular con el sistema de menor frecuencia. Por el contrario, la ecuación de menor frecuencia sincroniza con un sistema con la frecuencia alta pasando por un estado anómalo. Finalmente, para dos ecuaciones diferentes en el régimen de turbulencia de fase, se ha deducido la ecuación de Kuramoto-Sivashinsky para calcular analíticamente la diferencia de frecuencia y poder explicar el estado de sincronización anómala.
  • CONFORMACION Y DINAMICA DE MACROMOLECULAS FLEXIBLES EN DISOLUCIONES SOMETIDAS A FLUJOS.
    Autor: HERNANDEZ CIFRE JOSE GINES.
    Año: 1999.
    Universidad: MURCIA.
    Centro de lectura: QUIMICA.
    Resumen: El objetivo de la tesis ha sido estudiar el comportamiento de macromoléculas flexibles cuando se encuentran en una disolución que es sometida a determinados tipos de flujo. Para ello se ha utilizado la técnica de simulación en ordenador conocida como dinámica browniana. Las moléculas de polímero se han representado a través de los modelos de bolas y muelles. Dos tipos de fuerza se han usado para describir los muelles de estas cadenas de bolas y muelles: Hooke y FENE. Además se han incluido interacciones de largo alcance entre los elementos de la cadena (condiciones de volúmen excluído) a través del potencial de Lennard-Jones, y de otro potencial puramente repulsivo que denominamos suave. Dos han sido los tipos de flujo considerados: elongacional y cizalla. La tesis ha supuesto un recorrido por el comportamiento de diversas estructuras poliméricas de complejidad creciente en este tipo de flujos. Así se han tratado macromoléculas lineales en flujo elongacional, macromoléculas con topología no lineal (estrellas y anillos) en flujo de cizalla, y redes de polímero en flujo de cizalla. Para macromoléculas en flujo elongacional se ha comprobado la aparición del fenómeno crítico conocido como transición coil-strech, esto es, el estiramiento brusco de las cadenas macromleculares cuando la intensidad del flujo elongacional supera cierto valor crítico. Además se ha estudiado la dependencia de dicho valor crítico con el peso molecular del polímero y con la calidad del disolvente (presencia o no del efecto del volumen excluido). También se ha investigado el fenómeno conocido como individualismo molecular. De los resultados se observa que el tiempo requerido para que se produzca el fenómeno de la transición es diferente para cada molécula de una muestra. Se ha estudiado la estadística de estos tiempo de transición y la cinética de dicho proceso, obteniendo comportamientos universales (independientes del peso molecular) cuando se utilizan determinadas variables para representar la velocidad de deformación elongacional. Recientemente se han desarrollado técnicas experimentales que permiten estudiar las propiedades individuales de las moléculas en flujo elongacional. Se ha sido capaz de reproducir con las simulaciones estos resultados experimentales. Otro tipo de estudio llevado a cabo fue la fractura que tiene lugar en las cadenas poliméricas cuando son sometidas a unflujo elongacional de tipo transitorio. Se comprueba que es necesario un caudal mínimo para que comience la fractura, el cual depende de forma potencial con el peso molecular. Para cadenas en forma de estrella y anillo se ha estudiado, de forma preliminar, su comportamiento en flujo de cizalla, obteniendo el típico comportamiento no-Newtoniano de las disoluciones poliméricas. En cuanto a redes poliméricas, el estudio se centró en las mallas reversibles. Se ha utilizado un modelo novedoso para reproducir el comportamiento viscoso de estas estructuras cuando son sometidas a flujo de cizalla.
  • PROBLEMAS DE FRONTERA LIBRE PARA FLUIDOS VISCOSOS.
    Autor: FONTELOS LOPEZ MARCO ANTONIO.
    Año: 1997.
    Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
    Centro de lectura: MATEMATICAS.
    Centro de realización: DEPARTAMENTO: MATEMATICA APLICADA PROGRAMA DE DOCTORADO: MATEMATICA APLICADA.
    Resumen: En esta tesis se analizan varios problemas acerca de la evolución de superficies que delimitan una masa de fluido viscoso. El primer problema es bidimensional y en él se estudia la estabilidad de algunas soluciones halladas en trabajos anteriores en el caso de que la superficie exterior del fluido esté formado por una parte en contacto con elementos sólidos y otra libre sometida a los efectos de la tensión superficial. Para dicho problema se prueba un teorema de existencia y unicidad global de soluciones y se describe detalladamente su comportamiento asintótico. El segundo problema se dedica a análisis de la evolución de tubos fluidos muy finos. Se obtienen unas ecuaciones que describen de forma aproximada la evolución del fluido en dicho límite. Se presenta un método de integración explícita de la ecuación en el caso de fluidos ideales que permite obtener una gran cantidad de soluciones que dan lugar a ruptura del tubo en tiempo finito. Se estudian también los casos en los que la dinámica está dominada por la viscosidad o la tensión superficial. En el primer caso se forman filamentos largos y finos en tiempos próximos al de ruptura y en el segundo demostramos que no puede existir ruptura del tubo en tiempo finito. El tercer problema consiste en la determinación de un mecanismo local de ruptura para un tubo de fluido de Stokes usando técnicas asintóticas. En el curso del análisis es necesario estudiar un problema no lineal de autovalores, que muestra que al romperse el tubo se forma una cúspide con un exponente alfa aproximadamente igual a 5.72.
  • ESTUDIO NUMERICO Y EXPERIMENTAL DE FLUJOS RAYLEIGH-BENARD EN UNA CAVIDAD CUBICA.
    Autor: PALLARES CURTO JORGE.
    Año: 1996.
    Universidad: ROVIRA I VIRGILI.
    Centro de lectura: QUIMICA.
    Centro de realización: DEPARTAMENTO: ENGINYERIA QUIMICA PROGRAMA DE DOCTORADO: ENGINYERIA.
    Resumen: SE HAN ESTUDIADO LAS DIFERENTES TOPOLOGIAS DE FLUJO ESTACIONARIAS QUE SE DESARROLLAN EN UNA CAVIDAD CUBICA CALENTADA POR LA PARTE INFERIOR. ESTA GEOMETRIA SIN NINGUNA DIRECCION PRIVILEGIADA, EXCEPTUANDO LA VERTICAL CORRESPONDIENTE AL VECTOR GRAVEDAD HA PERMITIDO CARACTERIZAR NUMERICAMENTE SIETE ESTRUCTURAS CONVECTIVAS DIFERENTES. LAS TRANSICIONES DE FLUJO OBSERVADAS, ASI COMO LAS CARACTERISTICAS TOPOLOGICAS Y DE TRANSPORTE HAN SIDO ESTUDIADAS CON DETALLE. LA MULTIPLICIDAD DE SOLUCIONES, OBTENIDA NUMERICAMENTE, DEL CONJUNTO DE ECUACIONES QUE GOVIERNAN LA TRANSFERENCIA DE ACUERDO CON LA HIPOTESIS DE BOUSSINESQ SE HA VERIFICADO EXPERIMENTALMENTE. CINCO DE LAS SIETE ESTRUCTURAS HAN SIDO OBSERVADAS Y MEDIDAS EN CONDICIONES EXPERIMENTALES UTILIZANDO CAVIDADES CUBICAS (L=12.5MM) Y ACEITE DE SILICONA COMO FLUIDO (PR=130). LAS VELOCIDADES MEDIDAS MEDIANTE LA TECNICA PIV PRESENTAN MUY BUENA CONCORDANCIA CON LAS PREDICHAS NUMERICAMENTE.
  • CONTROL DE ESTRUCTURAS ESPACIO-TEMPORALES MEDIANTE EL EMPLEO DE CAMPOS EXTERNOS EN MEDIOS ACTIVOS.
    Autor: PEREZ MUÑUZURI ALBERTO.
    Año: 1995.
    Universidad: SANTIAGO DE COMPOSTELA.
    Centro de lectura: FISICA.
    Centro de realización: DEPARTAMENTO: FISICA DE LA MATERIA CONDENSADA PROGRAMA DE DOCTORADO: FISICA DE LA MATERIA CONDENSADA.
    Resumen: SE REALIZO UN ESTUDIO EXPERIMENTAL, NUMERICO Y TEORICO DE DISTINTOS MECANISMOS CONDUCENTES A CONTROLAR LA DINAMICA DE ONDAS ESPIRALES EN PARTICULAR Y DE AUTOONDAS EN GENERAL EN MEDIOS ACTIVOS. DENTRO DEL CONTEXTO DE LA REACCION DE BELOUSOV-ZHABOTINSKY SE CONSIDERARON LOS EFECTOS DE CAMPOS ELECTRICOS ALTERNOS, LA INFLUENCIA DE LAS PROPIEDADES ELASTICAS DEL MEDIO, MECANISMOS DE AUTOINTERACCION Y DE DESDOBLAMIENTO DE AUTOONDAS. TAMBIEN SE PUSIERON DE MANIFIESTO LOS LIMITES DE VALIDEZ DE LOS DIFERENTES MECANISMOS ESTUDIADOS. A PARTIR DE ESTE ESTUDIO SE DIO UN PASO MAS EN EL ACERCAMIENTO A SISTEMAS MAS COMPLEJOS COMO EL MUSCULO CARDIACO, EN ESTE SENTIDO SE CONSTRUYO UN MODELO UNIDIMENSIONAL EN HARDWARE DE LA PROPAGACION DE PULSOS DE EXCITACION EN TEJIDOS CARDIACOS DONDE TODOS LOS PARAMETROS DEL SISTEMA PODIAN SER CONTROLADOS. LOS RESULTADOS OBTENIDOS PERMITIERON ACLARAR EL ORIGEN DE ANOMALIAS ENCONTRADAS EN ELECTROCARDIOGRAMAS EN EXPERIMENTOS CON TEJIDOS CARDIACOS.
  • INFLUENCIA DE LA DISOLUCION SOBRE EL EFECTO MARANGONI DE SOLUTO: DEL ORDEN AL CAOS.
    Autor: SANTIAGO LOPEZ M. SAGRARIO.
    Año: 1995.
    Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
    Centro de lectura: FISICA.
    Centro de realización: DEPARTAMENTO: FISICA APLICADA I PROGRAMA DE DOCTORADO: TERMOLOGIA.
    Resumen: SI UNA GOTA DE LIQUIDO, CON UNA TENSION SUPERFICIAL INFERIOR A LA DEL AGUA Y PARCIALMENTE SOLUBLE EN ELLA, SE DEPOSITA SOBRE UN SUPERFICIE DE AGUA, ESTA GOTA SE ENTIENDE, SE DISUELVE Y SIMULTANEAMENTE CREA GRADIENTES DE TENSION SUPERFICIAL. ESTO PUEDE GENERAR INESTABILIDADES DE MARANGONI Y GENERALMENTE TURBULENCIA INTERFACIAL EN LA SUPERFICIE DEL AGUA. SI LA SOLUBILIDAD DE LA GOTA DE LIQUITDO NO ES DEMASIADO ELEVADA, SE FORMAN ESTRUCTURAS ESPACIO-TEMPORALES ANTES DE QUE SE ESTABLEZCAN LA TURBULENCIA INTERFACIAL Y LA DISOLUCION. ESAS ESTRUCTURAS RESULTAN DE LA INTERACCION Y COLISION DE ONDAS DISIPATIVAS NO LINEALES MANTENIDAS POR LOS GRANDIENTES DE TENSION SUPERFICIAL. DICHAS ONDAS DE SUPERFICIE HAN SIDO OBSERVADAS POR ESTRIOSCOPIA Y HEMOS SIDO CAPACES DE MEDIR SUS CARACTERISTICAS (PERFIL Y VELOCIDAD).
  • CONTRIBUCION AL ESTUDIO DE LA ELECTROCONVECCION INDUCIDA POR INYECCION UNIPOLAR EN PRESENCIA O NO DE GRADIENTE TERMICO.
    Autor: PEREZ IZQUIERDO ALBERTO TOMAS.
    Año: 1989.
    Universidad: SEVILLA.
    Centro de lectura: FISICA .
    Centro de realización: DEPARTAMENTO DE ELECTRONICA Y ELECTROMAGNETISMO.
    Resumen: EL TRABAJO PRESENTADO CONSTA DE DOS PARTES. EN PRIMER LUGAR SE REALIZA EL ESTUDIO TEORICO DE LA ESTABILIDAD LINEAL Y NO LINEAL Y LA CONVENCCION DE AMPLITUD FINITA DE UNA CAPA DE LIQUIDO DIELECTRICO SOMETIDA A INYECCION UNIPOLAR DE IONES. SE DESARROLLAN TRES ALGORITMOS NUMERICOS Y SE ANALIZA SU CAPACIDAD PARA REPRODUCIR LAS CARACTERISTICAS ESENCIALES DEL PROBLEMA. SE ANALIZA TAMBIEN EL PAPEL DE LA DIFUSION DE CARGA EN LA ELECTROCONVECCION DE AMPLITUD FINITA EN INYECCION DEBIL. EN UNA SEGUNDA PARTE SE REALIZA EL ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL AUMENTO DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR POR ELECTROCONVECCION. ESTE ESTUDIO SE HA LLEVADO A CABO EN DOS DISPOSITIVOS: GEOMETRIA PLANO-PLANO Y GEOMETRIA LAMINA-PLANO. SE PRESENTA ASIMISMO UNA DISCUSION DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS.
  • TRANSMISION DEL CALOR EN EL PROBLEMA DE BERNARD RAYLEIGH.
    Autor: MORENO SANCHEZ JESUS.
    Año: 1982.
    Universidad: SEVILLA.
    Centro de lectura: FISICA.
    Centro de realización: DEPARTAMENTO DE TERMOLOGIA..
    Resumen: SE PRESENTA UN NUEVO DISPOSITVO EXPERIMENTAL PARA LA MEDIDA DEL FLUJO DE CARLOS EN EL PROBLEMA DE BENORD-RAYLEIGH. SE OBTIENE EL VALOS CRITICO DEL NUMERO DE RAYLEIGH EN GEOMETRIA CILINDRICA Y GEOMETRIA RECTANGULAR UTILIZANDO LIQUIDOS DE DISTINTOS NUMEROS DE PRANDTL. SE MIDE ASIMISMO LA LONGITUD DE ONDA DE LA ESTRUCTURA CONVECTIVA QUE SE FORMA ENCONTRANDOSE UNA DEPENDENCIA ENTRE ESTA Y EL FLUJO DE CALOR.
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