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Sedimentación de una esfera en un cilindro vertical con paredes de radio variable

dc.creatorVargas, Watson L.
dc.creatorPineda, Lyda M.
dc.creatorRiaño, Carlos A.
dc.date2005-11-01
dc.identifierhttps://revistas.unimilitar.edu.co/index.php/rcin/article/view/1260
dc.identifier10.18359/rcin.1260
dc.descriptionWe study both experimentally and numerically the motion of a solid sphere settling under gravity through a viscous incompressible Newtonian fluid confined within a vertical cylinder whose radius changes periodically along its length. We explore the response of a settling particle to sudden changes in the geometry of the container which due to hydrodynamic wall effects induces periodic accelerations and decelerations of the particle. Experimental observations are presented for the case where the periodic changes in cylinder radius take place abruptly as well as for the case when the change is gradual. The experimental data are obtained for Reynolds numbers of the particle in the range 1 x10^-4 to 1000. A comparison is made by solving the equation of motion of the sphere --Maxey & Riley (1983)-- with and without the history integral term. The experimental observations indicate the relevant role played by the Boussinesq-Basset force which gives a more precise prediction of the particle sedimentation velocity.en-US
dc.descriptionEl problema de evaluar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido sumergido en un fluido estancado o en flujo es un problema clásico de la mecánica de fluidos. Tiene implicaciones importantes en muchas aplicaciones de ingeniería que involucran flujos multifásicos e.g., sedimentación, flujo de suspensiones, suspensiones coloidales, etc. En este trabajo se estudia experimental y computacionalmente el movimiento de una esfera sólida que se sedimenta bajo la acción de la gravedad en un fluido Newtoniano confinado dentro de un cilindro vertical cuyo radio cambia periódicamente a lo largo de su longitud. Se estudia entonces la respuesta de la esfera a los cambios súbitos de la geometría del recipiente contenedor, el cual debido a efectos hidrodinámicos de pared, induce aceleraciones y desaceleraciones periódicas de la partícula con consecuencias importantes para la fuerza de Basset. Se presentan observaciones experimentales para el caso en el que los cambios en el radio del cilindro tiene lugar abruptamente y para el caso cuando el cambio es gradual. Se comparan dichos resultados con datos de un cilindro con radio uniforme. Los datos experimentales se obtienen para en un rango de número de Reynolds de 1x10^-4 a 1000, rango en el cual se determinan la velocidad media de sedimentación y el coeficiente de arrastre y se comparan con aproximaciones teóricas y semiempíricas. Igualmente, se comparan las observaciones experimentales con las obtenidas computacionalmente aplicando la ecuación de movimiento propuesta por Maxey y Riley.es-ES
dc.formatapplication/pdf
dc.languagespa
dc.publisherUniversidad Militar Nueva Granadaes-ES
dc.relationhttps://revistas.unimilitar.edu.co/index.php/rcin/article/view/1260/987
dc.relation/*ref*/M. R. Maxey and J. J. Riley, Physics of Fluids 26, 883 (1983).
dc.relation/*ref*/K. D. Dorfman, E. Yariv, and H. Brenner, Physics of Fluids 15, 1082 (2003).
dc.relation/*ref*/N. Mordant and J.-F Pinton, Eur. Phys. J. B 18, 343 (2000).
dc.relation/*ref*/A. Ambari, B. Gauthier-Manuel, and E. Guyon, Physics of Fluids 28, 1559 (1985).
dc.relation/*ref*/A. Jayaraman and A. Belmonte, Phys. Rev. E 67, 065301(R) (2003).
dc.relation/*ref*/R. Turton and O. Levenspiel, Powder Technology 47, 83 (1986).
dc.relation/*ref*/A. V. Nguyen, H. Stechemesser, G. Zobel, and H. J. Schulze, Int. J. Miner. Process. 50, 53 (1997).
dc.relation/*ref*/I. Kim, S. Elghobashi, and W. A. Sirignano, J. Fluid Mech. 367, 221-253 (1997).
dc.relation/*ref*/W. L. Vargas, L. M. Pineda, and C. A. Riaño, Physics of Fluids (en revisión) (2005).
dc.rightsDerechos de autor 2016 Ciencia e Ingeniería Neogranadinaes-ES
dc.sourceCiencia e Ingenieria Neogranadina; Vol. 15 (2005); 128-137en-US
dc.sourceCiencia e Ingeniería Neogranadina; Vol. 15 (2005); 128-137es-ES
dc.sourceCiencia e Ingeniería Neogranadina; v. 15 (2005); 128-137pt-BR
dc.source1909-7735
dc.source0124-8170
dc.subjectsedimentationen-US
dc.subjectBasset forceen-US
dc.subjectparticle dynamicsen-US
dc.subjectsedimentaciónes-ES
dc.subjectfuerza de Bassetes-ES
dc.subjectdinámica de partículases-ES
dc.titleThe sedimentation of a sphere in a vertical cylinder with periodically varying radiusen-US
dc.titleSedimentación de una esfera en un cilindro vertical con paredes de radio variablees-ES
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/article
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion


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