Nonlinear Control Applied to the Rheology of Drops in Elongational Flows with Vorticity
- 1. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales
Description
Fluid systems where a liquid phase is dispersed in other liquid, as emulsions, are present in many industrial processes, technological applications and in natural systems.The flow of these substances shows a rheological behavior that depends on the viscosities ratio, the surface tension, surfactants, flow(type parameter and the coupled effects of the fluid structure and the kinematics properties of the flow, mainly in the non linear regimen, which is the reason because the dynamics of the fluid particles is an area of current research.As an approach to understand the physical properties of these fluids, studies on the deformation, break(up and coalescence of drops have been performed since the pioneering work of Taylor (1932).The deformation and breakup of liquid drops is dependent on the kinematics properties of the imposed flow, in particular of the second invariant of the rate of deformation tensor II 2 and the flow(type parameter, α (see Astarita, 1979).In experimental studies of the dynamics, break(up and coalescence of drops, then it is necessary to be able to modify on demand the external flow field parameters causing the drop deformation.For example, Taylor (1934) use two flow devices, a Parallel Band Apparatus (PBA) and a Four(Roll Mill (FRM), which manually manipulated each of the rollers speeds to position a drop.Once the drop was in place, Taylor was able to track changes that occur on the drop shape as a function of the imposed flow, although for a short time, until the drop was ejected from its unstable position.Four(Roll Mills and Parallel Band cover a wide interval in the flow(type parameter; however, there is a gap between them that the flow fields generated by co(rotating Two(Roll Mill (TRM) geometries fill.PBA works for simple shear flow, corresponding to a flow(type parameter α = 0; FRM setup is more effective in the interval 0.4 ≤ α ≤ 1 [Yang et al. (2001)], whereas TRM is effective in the interval 0.03 ≤ α ≤ 0.3 [Reyes and Geffroy (2000b)].In the case of the Four (Roll Mill, Bentley and Leal (1986a) have shown how to control (for long times( the position of drops within the flow field generated by a FRM by adjusting with a computer and in real(time the speed of rotation of each cylinder, and maintaining www.intechopen.com
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
توجد أنظمة السوائل حيث يتم تشتيت الطور السائل في سائل آخر، كمستحلبات، في العديد من العمليات الصناعية والتطبيقات التكنولوجية وفي الأنظمة الطبيعية. يُظهر تدفق هذه المواد سلوكًا انسيابيًا يعتمد على نسبة اللزوجة والتوتر السطحي والمواد الخافضة للتوتر السطحي والتدفق(معلمة النوع والآثار المقترنة لهيكل المائع والخصائص الحركية للتدفق، خاصة في النظام غير الخطي، وهذا هو السبب في أن ديناميكيات جزيئات المائع هي منطقة تيار البحث. كنهج لفهم الخصائص الفيزيائية لهذه السوائل، تم إجراء دراسات حول التشوه والتفكك (تم إجراء تقارب القطرات منذ العمل الرائد لتايلور (1932). يعتمد تشوه وتفكك القطرات السائلة على الخصائص الحركية للتدفق المفروض، ولا سيما الثابت الثاني لمعدل موتر التشوه II 2 والتدفق(معلمة النوع، α (انظر Astarita، 1979). في الدراسات التجريبية للديناميكيات، التفكك(تقارب القطرات، ثم من الضروري القدرة على تعديل معلمات مجال التدفق الخارجي عند الطلب مما يتسبب في تشوه السقوط. على سبيل المثال، استخدم تايلور (1934) جهازين للتدفق، جهاز النطاق المتوازي (PBA) وأربعة(مطحنة اللف (FRM))، والتي تعاملت يدويًا مع كل من سرعات البكرات لوضع السقوط. بمجرد أن كان السقوط في مكانه، تمكن تايلور من تتبع التغييرات التي تحدث على شكل السقوط كدالة للتدفق المفروض، على الرغم من أنه لفترة قصيرة، حتى تم إخراج السقوط من موضعه غير المستقر. أربعة (تغطي المطاحن الدوارة والنطاق المتوازي فاصلًا زمنيًا عريضًا في التدفق(معلمة النوع ؛ ومع ذلك، هناك فجوة بينهما حيث تعمل حقول التدفق الناتجة عن الدوارة اثنين (هندسة مطحنة الدوارة (TRM)) على ملء .PBA لتدفق القص البسيط، المقابل للتدفق(معلمة النوع α = 0 ؛ إعداد FRM أكثر فعالية في الفاصل الزمني 0.4 ≤ α ≤ 1 [Yang et al. (2001)]، في حين أن TRM فعال في الفاصل الزمني 0.03 ≤ α ≤ 0.3 [Reyes and Geffroy (2000b)]. في حالة الأربعة (لفة مطحنة، بنتلي وليال (1986a) وقد أظهرت كيفية التحكم (لأوقات طويلة (موقف قطرات داخل حقل التدفق التي تم إنشاؤها بواسطة FRM عن طريق ضبط مع جهاز كمبيوتر وفي الوقت الحقيقي(وقت سرعة دوران كل اسطوانة، والحفاظ على www.intechopen.comTranslated Description (French)
Les systèmes fluides où une phase liquide est dispersée dans d'autres liquides, sous forme d'émulsions, sont présents dans de nombreux procédés industriels, applications technologiques et dans les systèmes naturels. L'écoulement de ces substances montre un comportement rhéologique qui dépend du rapport des viscosités, de la tension superficielle, des tensioactifs, du paramètre de type d'écoulement et des effets couplés de la structure fluide et des propriétés cinématiques de l'écoulement, principalement dans le régime non linéaire, ce qui s'explique par le fait que la dynamique des particules fluides est une zone de courant recherche.En tant qu'approche pour comprendre les propriétés physiques de ces fluides, des études sur la déformation, la rupture et la coalescence des gouttes ont été réalisées depuis les travaux pionniers de Taylor (1932).La déformation et la rupture des gouttes liquides dépendent des propriétés cinématiques de l'écoulement imposé, en particulier du deuxième invariant de la vitesse de déformation du tenseur II 2 et de l'écoulement(paramètre de type, α (voir Astarita, 1979).Dans les études expérimentales de la dynamique, de la rupture et de la coalescence des gouttes, il est alors nécessaire de être en mesure de modifier à la demande les paramètres du champ d'écoulement externe provoquant la déformation de la goutte. Par exemple, Taylor (1934) utilise deux dispositifs d'écoulement, un appareil à bande parallèle (PBA) et un laminoir à quatre rouleaux (FRM), qui manipulaient manuellement chacune des vitesses des rouleaux pour positionner une goutte. Une fois la goutte en place, Taylor a pu suivre les changements qui se produisent sur la forme de la goutte en fonction du flux imposé, bien que pendant une courte période, jusqu'à ce que la goutte soit éjectée de sa position instable. Quatre (Les laminoirs et les bandes parallèles couvrent un large intervalle dans l'écoulement(paramètre de type ; cependant, il existe un écart entre eux que les champs d'écoulement générés par les géométries co(rotatives Two (Roll Mill (TRM)) remplissent.PBA fonctionne pour un écoulement de cisaillement simple, correspondant à un écoulement(paramètre de type α = 0 ; la configuration FRM est plus efficace dans l'intervalle 0,4 ≤ α ≤ 1 [Yang et al. (2001)], alors que TRM est efficace dans l'intervalle 0,03 ≤ α ≤ 0,3 [Reyes et Geffroy (2000b)].Dans le cas des Quatre (Roll Mill, Bentley et Leal (1986a) ont montré comment contrôler (pendant longtemps ( la position des gouttes dans le champ d'écoulement généré par un FRM en ajustant avec un ordinateur et en temps réel(temps la vitesse de rotation de chaque cylindre, et en maintenant www.intechopen.comTranslated Description (Spanish)
Los sistemas fluidos donde una fase líquida se dispersa en otros líquidos, como emulsiones, están presentes en muchos procesos industriales, aplicaciones tecnológicas y en sistemas naturales. El flujo de estas sustancias muestra un comportamiento reológico que depende de la relación de viscosidades, la tensión superficial, los tensioactivos, el parámetro de flujo(tipo y los efectos acoplados de la estructura del fluido y las propiedades cinemáticas del flujo, principalmente en el régimen no lineal, que es la razón porque la dinámica de las partículas de fluido es un área de corriente investigación. Como un enfoque para comprender las propiedades físicas de estos fluidos, se han realizado estudios sobre la deformación, ruptura y coalescencia de gotas desde el trabajo pionero de Taylor (1932). La deformación y ruptura de gotas líquidas depende de las propiedades cinemáticas del flujo impuesto, en particular de la segunda invariante de la tasa de deformación tensor II 2 y el flujo(parámetro de tipo, α (ver Astarita, 1979). En estudios experimentales de la dinámica, ruptura y coalescencia de gotas, entonces es necesario poder modificar bajo demanda los parámetros del campo de flujo externo que causan la deformación de la gota. Por ejemplo, Taylor (1934) usó dos dispositivos de flujo, un Aparato de Banda Paralela (PBA) y un Cuatro(Roll Mill (FRM)), que manipulaban manualmente cada una de las velocidades de los rodillos para posicionar una gota. Una vez que la gota estaba en su lugar, Taylor pudo rastrear los cambios que ocurren en la forma de la gota en función del flujo impuesto, aunque por un corto tiempo, hasta que la gota fue expulsada de su posición inestable. Cuatro (Los molinos de rodillos y la banda paralela cubren un amplio intervalo en el flujo(parámetro de tipo; sin embargo, existe una brecha entre ellos que los campos de flujo generados por las geometrías co(rotatorias de dos (molino de rodillos (TRM)) llenan. PBA funciona para un flujo de corte simple, correspondiente a un flujo(parámetro de tipo α = 0; la configuración de FRM es más efectiva en el intervalo 0.4 ≤ α ≤ 1 [Yang et al. (2001)], mientras que TRM es efectiva en el intervalo 0.03 ≤ α ≤ 0.3 [Reyes y Geffroy (2000b)]. En el caso de los Cuatro (Roll Mill, Bentley y Leal (1986a) han demostrado cómo controlar (durante largos tiempos) la posición de las gotas dentro del campo de flujo generado por un FRM ajustando con un ordenador y en tiempo real la velocidad de rotación de cada cilindro, y manteniendo www.intechopen.comFiles
37501.pdf
Files
(2.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:aed95bdcb2d21ee82489d1ed364d8186
|
2.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحكم غير الخطي المطبق على انسيابية القطرات في تدفقات الاستطالة مع الدوامة
- Translated title (French)
- Contrôle non linéaire appliqué à la rhéologie des gouttes dans les écoulements élongationnels avec vorticité
- Translated title (Spanish)
- Control No Lineal Aplicado a la Reología de Gotas en Flujos Elongacionales con Vorticidad
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1495394599
- DOI
- 10.5772/37536
References
- https://openalex.org/W1474087092
- https://openalex.org/W2021109941
- https://openalex.org/W2027348461
- https://openalex.org/W2036952336
- https://openalex.org/W2040228295
- https://openalex.org/W2043478045
- https://openalex.org/W2054543962
- https://openalex.org/W2067969193
- https://openalex.org/W2072447884
- https://openalex.org/W2086576795
- https://openalex.org/W2115472437
- https://openalex.org/W2121170941
- https://openalex.org/W2121424091
- https://openalex.org/W2125633650
- https://openalex.org/W2140905921
- https://openalex.org/W2995136929
- https://openalex.org/W4232392466
- https://openalex.org/W4252465488