Estudio numérico del recubrimiento por inmersión: las condiciones de contorno

SEBASTIÁN UBAL; DIEGO M. CAMPANA; MARÍA D. GIAVEDONI; FERNANDO A. SAITA

Santa Fe

Congreso; X Reunión sobre Recientes Avances en Física de Fluidos y sus Aplicaciones (FLUIDOS 2008); 2008

INTEC (UNL-CONICET)

El clásico problema del recubrimiento por inmersión -dip coating- consiste en la extracción de un sustrato sólido desde un baño que contiene el líquido de recubrimiento.Desde el trabajo pionero de [1] este problema ha sido ampliamente estudiado, utilizando diferentes abordajes, tanto teóricos, experimentales como también numéricos ([2], [3], [4]). Un aspecto muy interesante en la solución computacional de este problema son las condiciones de contorno a utilizar. En [4] se emplea el método de elementos de contorno y como condiciones de borde, en las zonas alejadas del menisco dinámico, se considera que el flujo está bien representado por la solución exacta de Moffatt [5]. Por otra parte, en [2] se utiliza el método de los elementos finitos; en este caso, los límites del seno del líquido son tratados como fronteras sólidas (un recipiente cerrado), excepto por una pequeña región del fondo donde se permite el ingreso del caudal necesario para mantener el nivel del recipiente en su valor de estado estacionario. En [3], el problema se resuelve con un software comencial (FIDAP), que también implementa el método de elementos finitos. Aquí, los bordes de la fase líquida recibieron un tratamiento mixto: el fondo del recipiente se encuentra cerrado (frontera sólida) mientras que el borde lateral se encuentra abierto y allí imponen condiciones de contorno de tipo Neumann o naturales. En este trabajo se resuelve el problema de recubrimiento por inmersión de una placa plana, utilizando también el método de elementos finitos y con un esquema completamente implícito. Los resultados preliminares que aquí se presentan tienen como objetivo analizar la influencia de algunas de las condiciones de contorno posibles sobre los resultados, como también sus ventajas y desventajas con respecto al desempeño computacional.Referencias[1] L. D. Landau and B. Levich. Dragging of a liquid by a moving plate. Acta Physicochim.USSR, 17:42–54, 1942.[2] O. Réglat, R. Labrie, and P. A. Tanguy. A new free surface model for the dip coatingprocess. J. Comput. Physics, 109:238–246, 1993.[3] B. Jin, A. Acrivos, and A. Münch. The drag-out problem in film coating. Phys. Fluids,17:103603, 2005.[4] R. Krechetnikov and G. M. Homsy. Surfactant effects in the Laundau-Levich problem. J.Fluid Mech., 559:429–450, 2006.[5] H. K. Moffatt. Viscous and resistive eddies near a sharp corner. J. Fluid Mech., 18:1–18,1964.