Estudio numérico de los efectos de masa virtual y fuerza de Basset en el arrastre sobre partículas en un fluido en reposo

Abstract

El presente estudio analiza los efectos de la masa virtual y fuerza de Basset en el arrastre sobre partículas en un fluido en reposo. Para esto se presenta una perspectiva general de los conceptos a analizar, en concreto se estudia el arrastre de Stokes, la masa virtual y la fuerza de Basset. Para cada uno de los conceptos a estudiar se considera una base teórica, restricciones físicas y numéricas, así como estudios y aplicaciones previas. Se presenta también una recopilación de distintos estudios realizados con relación a los conceptos de masa virtual y fuerza de Basset, se analizan previos m´etodos numéricos aplicados a la resolución de las ecuaciones pertinentes y previas conclusiones relacionadas con los efectos de las variables en cuestión. El análisis de los efectos a estudiar se realiza a través de un estudio numérico de la progresión de la velocidad de una partícula en el tiempo para una serie de situaciones concretas con relevancia en la industria. También se realiza un estudio del tiempo de procesamiento que toma el cálculo para cada caso con el objetivo de cuantificar el costo de cómputo de cada variable. Se realiza un análisis dimensional del arrastre sobre la partícula con el objetivo de generalizar el efecto de los conceptos estudiados, para esto se hace uso de herramientas de análisis dimensional y de números adimensionales de uso común en la mecánica de fluidos. Finalmente, se concluye que las variables más importantes a considerar para los efectos estudiados son la relación de densidad partícula-fluido y el número de Reynolds en el caso del análisis dimensional. Con la información obtenida se pueden identificar las situaciones en las que se hace necesario el cálculo de las variables analizadas.