Efecto de la relación de esbeltez en la cinemática del flujo rotatorio con fronteras rígidas

Abstract

RESUMENEn este trabajo se analizan las componentes de velocidad radial (u), azimutal (v), los flujos volumétricos primario (Qp), secundario (Qs) y el coeficiente de par (Cm), que se generan en el interior de un cilindro cerrado que tiene la tapa giratoria y el fondo y envolvente sin movimiento. Los resultados se presentan mediante gráficas en las que se analizan dichas propiedades, en régimen laminar, para un número de Reynolds de 3x104 y para un factor de forma (alto/radio) del recipiente de 1.0, 1.25, 1.5, 1.75 y 2.0. Tomando como referencia la relación geométrica de 1.0 y comparándolo con los otros factores de forma, se encontró que: la componente de velocidad radial (u) se incrementó en su valor máximo positivo en un 14.02 %; la componente de velocidad tangencial (v) mantuvo los mismos valores máximos en todas las relaciones geométricas; el flujo volumétrico primario aumentó en un 193.25 %; el flujo volumétrico secundario se incrementó en un 236.48 %; y el coeficiente de par aumentó en un 94.41 %. Los resultados anteriores revelan que al modificar la relación de esbeltez del sistema las propiedades cinemáticas estudiadas no siguen un patrón de variación homogéneo y que dependerá del interés que se tenga en alguna de ellas para analizar su comportamiento.Palabras claves: Flujo rotatorio; relación de esbeltez; flujo volumétrico; coeficiente de par. ABSTRACTIn this work we analyse the components of the radial velocity (u), azimuthal (v), primary and secondary volumetric flows, (Qp), and (Qs), and the torque coefficient (Cm), all of which are produced inside a closed cylinder which has a rotary lid and the bottom and wraparound surface are static. The results are graphically presented, considering a Reynolds number laminar of 3x10 4 and for container form factors (height/radius) of 1.0, 1.25, 1.5, 1.75, and 2.0. Starting from a geometric ratio of 1.0 and comparing it to the rest of form factors, it was observed that the radial velocity component (u) increased its maximum positive value in a 14.02 %; the tangential velocity component kept the same maximum values in all the geometric ratios; the primary volumetric flow increased by 193.25 %; the secondary volumetric flow increased by 236.48 %; and the torque coefficient also increased by 94.41 %. These results imply that in modifying the slenderness ratio of the system, the studied kinematic properties do not follow an homogeneous variation pattern and depending on the concern of each of them, its behaviour should be analysed in detail.