Inestabilidad del flujo oscilante de suspensiones en canales estrechos

GARCIA, A. A.; ROHT, Y. L.; GAUTHIER, G.; SALIN, D.; HULIN, J. P.; DRAZER, G.; IPPOLITO, I.

Buenos Aires

Conferencia; 2das Jornadas Interdisciplinarias de Aplicaciones de Fenómenos de Superficie y 4tos Seminarios de Vinculación y Transferencia - JIAFES ? SeVyT; 2023

Los fluidos con partículas sólidas dispersas en su volumen se denominan suspensiones departículas y se encuentran en diversos procesos industriales (tratamiento de residuos,procesamiento de alimentos, fabricación de hormigón) y naturales (deslaves, flujos subterráneos,flujo sanguíneo). En este trabajo, estudiamos el comportamiento de suspensiones densas (entre20 y 40% del volumen ocupado por partículas) donde la interacción entre las partículas da lugar adiferentes efectos como el aumento de la viscosidad, la migración de partículas y la aparición deflujos secundarios. Utilizamos partículas esféricas no coloidales (diámetro 40μm), dispersas en unfluido viscoso de igual densidad e índice de refracción. La suspensión se encuentra dentro de uncanal de sección rectangular (1 mm x 10 mm) donde se la hace oscilar con amplitudes A de entre1 y 20 mm, mediante una bomba de jeringas programable. Utilizamos fluorescencia en laspartículas e iluminación láser para visualizar y rastrear las partículas ubicadas en un plano a lolargo del canal y de su apertura (H=1 mm). A partir de las trayectorias de las partículas sedeterminó el campo de velocidades. Inicialmente, el mismo es paralelo al largo de la celda, con unperfil achatado en el centro de la apertura. Esto último se debe a la acumulación de partículas enel centro y es un proceso bien estudiado en flujos unidireccionales. Sin embargo, luego de unnúmero N de oscilaciones, el flujo se inestabiliza y se observan movimientos transversales de laspartículas. Estos movimientos se presentan como una estructura espacialmente periódica a lolargo de la celda. Se estimó la tasa de crecimiento de la inestabilidad como 1/N, observando quela misma crece fuertemente con la concentración de partículas y es lineal con la amplitud para 1 <A/H < 5 (por debajo es estable, por encima satura).