SIMULACIÓN 3D DE SEDIMENTACIÓN DE PARTÍCULAS CILÍNDRICAS EN FLUIDOS NEWTONIANOS Y PSEUDOPLÁSTICOS

Abstract

En el presente trabajo se presentan resultados numéricos 3D de sedimentacion de una y dos partículas cilíndricas en un volumen de uido viscoso: newtoniano y pseudoplastico. En particular, se analiza los fenomenos de interaccion entre las partculas, y la in uencia de las propiedades reologicas de los uidos sobre la dinamica de las mismas. El estudio de estos fenomenos permitira desarrollar nuevos metodos para reducir la velocidad de sedimentacion y mantener la estabilidad de las suspensiones. Las simulaciones fueron realizadas con el software libre OpenFOAM, que usa el metodo de los volumenes nitos. Se escribio un nuevo solver para el caso estudiado, a partir de la librera sixDOFFoam creada por S. Menon. El movimiento de las partículas es gobernado por las fuerzas y torques que el uido y la gravedad ejercen sobre ellas. Despues de cada paso de tiempo, la malla es deformada en funcion del desplazamiento de las partculas (malla movil) y un cambio topologico de la malla es realizado utilizando la librera dynamicTopoFvMesh. Un remallado es generado cada cierto intervalo para mantener la calidad de la malla. El solver y metodo utilizados se validaron para la sedimentacion de partculas esfericas, ampliamente documentado en trabajos previos tanto experimentales como numericos, y posteriormente se presentan los resultados obtenidos para partculas cilndricas con extremos rectos. Se estudio la sedimentacion de una partícula cilndrica orientada verticalmente en un uido newtoniano para un numero de Reynolds bajo y modiv erado; la sedimentacion de una partícula cilíndrica orientada horizontalmente en un uido pseudolplastico; y la sedimentacion de dos partculas cilndricas, orientadas verticalmente y alineadas horizontalmente, en un uido newtoniano y en un uido pseudoplastico, para dos separaciones iniciales diferentes. Los resultados obtenidos concuerdan con resultados previos experimentales y numericos. El presente trabajo se enmarca dentro del Proyecto Fondecyt N?1120661 \Experimental study of the sedimentation of anisotropic particles in shear-thinning uids'', dirigido por el profesor Ph.D. Olivier Skurtys. El CLUSTER HPC-UTFSM del CCTVal fue utilizado. Los resultados fueron presentados en el XI Congreso Iberoamericano de Ingeniera Mecanica en La Plata, Argentina, en Noviembre de 2013; as como en las XIII Jornadas de Mecanica Computacional en Curico, Chile