Flujos pulsátiles de fluidos viscoelásticos en tubos: efecto de la viscosidad sobre las características del flujo

FOSSATI, V.; FREIRE CAPORALE, D.; BARRERE, N.; RAVAZZOLI, P.D.; STARI ROMANO, C.

San Luis

Congreso; XVII Reunión sobre Recientes Avances en Física de Fluidos y sus Aplicaciones; 2023

El estudio de la dinámica del flujo sanguíneo es un área compleja que aún pre-senta diversos aspectos fundamentales por comprender. La respuesta de la sangrecomo fluido es especialmente compleja. A bajas tasas de deformación, la sangre secomporta como un fluido newtoniano, pero a velocidades y esfuerzos más altos, laviscosidad de la sangre aumenta debido a la deformación de los glóbulos rojos y las interacciones entre ellos. Este comportamiento no newtoniano tiene un impactodirecto en la dinámica de la sangre en los vasos sanguíneos.En este trabajo, presentamos los resultados iniciales de nuestra investigación ex-perimental sobre los cambios en la estructura del flujo de fluidos no newtonianosen tubos de paredes rígidas, en relación a las propiedades reológicas de los fluidos.Utilizamos fluidos compuestos por agua y diferentes concentraciones de polímero,específicamente poliacrilamida. Analizamos las modificaciones en las estructuras delflujo en respuesta a cambios en las propiedades reológicas del fluido, así como de lascaracterísticas de pulsatilidad del flujo, como ser caudal medio, amplitud y frecuen-cia de pulsación.Los fluidos considerados son soluciones de polímero (en este caso, poliacrilamida)en agua, a concentraciones de 0 % (caso newtoniano) a 0.2 % en masa. Para cadafluido, se analizaron los flujos, medidos con la técnica PIV (Particle Image Velo-cimetry), para diferentes configuraciones de caudal y pulsatilidad. Se consideraronReynolds medios de 200 a 350, con amplitudes de oscilación de hasta el 10 % deamplitud. A su vez, para cada caso, se trabajó con caudales variables de forma sinu-soidal, correspondientes a números de Womersley que varían de 0 (caso estacionario)a 42,5. Estas configuraciones fueron seleccionadas como representativas del entornode parámetros correspondientes a las condiciones fisiológicas humanas.En este trabajo, analizamos los cambios de los campos de velocidad medidos expe-rimentales y comparamos las observaciones para cada configuración de fluido y flujo.Además, a partir del análisis reológico de los fluidos utilizados, se realizan simula-ciones computacionales, que luego de ser validadas mediante su comparación con lasmediciones experimentales, permiten explorar nuevas configuraciones de trabajo, deinterés por sus aplicaciones biológicas y médicas.