EFECTO DE LA VARIABILIDAD DE LA VISCOSIDAD EN LA DISIPACIÓN DE ENERGÍA CINÉTICA EN FLUJOS DE FLUIDOS VISCOPLÁSTICOS Y SHEAR THINNING
LUCIANO HERGENREDER (1)
WERNHER BREVIS (2)
Una serie de flujos de relevancia natural e industrial como los aluviones o el transporte de relaves presentan una viscosidad que depende de las condiciones locales del flujo. En estos casos el material posee efectos viscoplásticos y shear thinning: deben superar cierto esfuerzo para fluir y su viscosidad decrece con la deformación. Esta variabilidad en la viscosidad introduce nuevos procesos físicos e impide la aplicación directa de los abordajes de modelación convencionales, empleados para flujos de agua. En este trabajo estudiamos experimentalmente el impacto de la variabilidad de la viscosidad en la disipación de energía cinética para una serie de flujos de fluidos viscoplásticos y shear thinning, a moderados números de Reynolds. Para ello, empleamos un dispositivo experimental para generar flujos con alta homogeneidad, isotropía y reducido flujo medio, lo cual facilita el tratamiento analítico y aísla los procesos de interés. A partir de la caracterización reológica del fluido y mediciones del campo de velocidad obtenidos por velocimetría por imágenes de partículas estéreo (SPIV), caracterizamos estadísticamente los campos de viscosidad y tasa de deformación y obtenemos los términos involucrados en la disipación de energía cinética. Los resultados muestran que las fluctuaciones de la viscosidad y tasa de corte presentan una magnitud considerable. Adicionalmente, la interacción entre la viscosidad y la tasa de deformación produce un nuevo término en la disipación de energía, inexistente para flujos de agua. Observamos que el efecto de este término es reducir la disipación de energía, y que su contribución es constante a partir de ciertos números de Reynolds y ligeramente dependiente de las características del fluido. Consideramos los resultados de este trabajo pueden ser útiles para mejorar el entendimiento de las particularidades de estos flujos, aportando a la formulación de herramientas de modelación apropiadas.
1 Estudiante de Doctorado, Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental, Pontificia Universidad Católica de Chile – email: lhergenreder@uc.cl
2 Profesor Asociado, Departamento de Ingeniería Hidráulica y Ambiental, Pontificia Universidad Católica de Chile – email: wbrevis@uc.cl
HergenrederLuciano_TrabajoSOCHID_revfinal.pdf
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