FLUJOS MULTIFÁSICOS

Ejemplos de flujos bifásicos, (a) colisión entre dos gotas, (b) burbujas ascendiendo en un medio líquido

2.1                        INTRODUCCIÓN

Las aplicaciones que envuelven los flujos multifásicos están presentes en muchas ramas de la ingeniería. Entre estos pueden ser citados: la industria del petróleo donde el flujo bifásico es frecuentemente encontrado en las columnas de producción de pozos y en los ductos de transporte, en la industria química en torres de extracción de líquidos y destiladores, en equipos de refrigeración en condensadores, evaporadores y torres de enfriamiento. En mezcladores siderúrgicos cuando un gas inerte, argón, por ejemplo, es usado para mezclar componentes del acero fundente líquido, en bombeo de agua por procesos de elevación por aire, en plantas de potencia, en reactores nucleares, entre otros. Otras aplicaciones son encontradas en equipos biomédicos y bioquímicos.

El término flujo multifásico se aplica cuando más de una fase está fluyendo simultáneamente o cuando existen dos fluidos inmiscibles en una misma fase que se caracteriza por la presencia de una interface entre ellas.

Comprender profundamente los fenómenos asociados con transferencia de masa, cantidad de movimiento y energía en flujos multifásicos exige la utilización de herramientas adecuadas, tanto experimentales como numéricas. En el caso de los aspectos experimentales es notoria la dificultad encontrada en controlar completamente todas las variables de un flujo multifásico. Sin embargo, computacionalmente esto es posible como por ejemplo estudiar los mecanismos de ruptura de gotas y burbujas así como la formación de las mismas dentro de microcanales del tamaño de 10-6 μm.

El problema fundamental en la simulación de flujos multifásicos es la identificación exacta de la interface entre las fases presentes. Existen muchas técnicas para lograr computacionalmente este objetivo.

En este contenido se resumen las diversas técnicas existentes haciendo énfasis a las técnicas con captura y seguimiento de la interface como son los métodos: Volumen de Fluido (VOF), Level Set (LS), Front-Traking (FT) y Frontera Inmersa (FI), así como el acoplamiento entre las técnicas VOF y Level Set (CLSVOF).


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