Transporte de part culas en los fluidos

Transporte de partículas en los fluidos
Hans J. Herrmann, 1,2,, 
José S. Andrade Jr.,
Ascanio D. Araújo,
Murilo P. Almeida
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doi: 10.1016 / j.physa.2006.08.042
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Abstracto
La interacción de fluidos con partículas en movimiento es todavía sólo entiende fenomenológicamente cuando el número de Reynolds no está desapareciendo. Voy a presentar tres estudiosdiferentes numéricos todos utilizando el solucionador "fluidez" que dilucidar esta cuestión desde diferentes puntos de vista. Por un lado, voy a considerar el caso de partículas fijas, es decir, un medio poroso y presentar la distribución de las aberturas de los canales, las velocidades del fluido y fundentes. Estas distribuciones muestran una ley de escala en la densidad de partículas y para losflujos siguen un comportamiento exponencial estirada inesperado. El próximo número será filtrado, es decir, la liberación de partículas trazadoras masivas dentro de este fluido.Curiosamente, existe un número crítico por debajo del cual no hay Stokes partículas son capturadas y que se caracteriza por un exponente crítico de. Por último, también mostraré datos sobre los saltos, es decir, elmovimiento de las partículas sobre una superficie que cuando se arrastró por los fluidos realiza saltos. Este es el mecanismo de transporte eolian clásica responsable de la formación de dunas. Las relaciones empíricas entre el flujo y la velocidad del viento se reproducen y una ley de escala del perfil de viento deformado se presenta.
Palabras clave
Materia granular;
Arrastre;
Saltación;
Filtros;
Mediosporosos

1. Introducción
Muchas aplicaciones en la ingeniería química, mecánica de fluidos, la geología y la biología implican sistemas de partículas inmersas en un líquido o gas que fluye [1], [2]  y [3]. También flujo de fluido a través de un medio poroso es de importancia en muchas situaciones prácticas que van desde la recuperación de petróleo a reactores químicos y se ha estudiadoexperimentalmente y teóricamente durante mucho tiempo [4], [5]  y  [6].Debido al desorden, medios porosos presentan muchas propiedades interesantes que son, sin embargo, difícil de manejar incluso numéricamente. Una característica importante es la presencia de heterogeneidades en las intensidades de flujo debido a diferentes anchos de canal. Son cruciales para entender el estancamiento, el filtrado, ladispersión y la difusión del trazador.
La mecánica de fluidos en el espacio poroso se basa en la suposición de que un fluido newtoniano e incompresible fluye bajo condiciones de estado estacionario. Las ecuaciones de Navier-Stokes y continuidad para este caso se reducen a
ecuación(1)

Gire mathjaxen 

ecuación(2)

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dónde y p son los campos de velocidad y presión locales,respectivamente, y ρ   es la densidad del fluido. No-slip condiciones de contorno se aplican a lo largo de toda la interfase sólido-líquido, mientras que un perfil de velocidad uniforme, u x (0, y) = Vy u y (0, y) = 0, Se impone en el in-let del canal. Para simplificar, restringimos nuestro estudio para el caso en que el número de Reynolds, que se define aquí comoRe ≡ ρVLy /  μ, es suficientemente baja (Re <1)Para asegurar un régimen viscoso laminar para flujo de fluido. Utilizamos FLUENT [7], un solucionador de dinámica de fluidos computacional, para obtener la solución numérica de las ecuaciones. (1)  y  (2)en una rejilla triangular de hasta cientos de miles de puntos adaptadas a la geometría del medio poroso.
El enfoque tradicional para la investigación del flujo de fluido monofásico a bajo número deReynolds en medios porosos desordenada es caracterizar el sistema en términos de la ley de Darcy [4]  y  [6], lo que supone que un macroscópico índice, la permeabilidad K, se refiere la media de la velocidad del fluido V a través de los poros con la caída de presión Δ P medida a través del sistema,
ecuación(3)

Gire mathjaxen 

donde L es la longitud de la muestra en la dirección de flujo...