Oldenburg, Universiẗat, Diss., 1999. / Dateiformat: zip, Dateien im PDF-Format.

Oldenburg, Universiẗat, Diss., 2004.

Marburg, University, Diss., 1999. / Dateien im PS-Format.

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Kiel, Universiẗat, Diss., 2000.

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Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / Desde hace más de un siglo se ha estudiado el flujo en el intersticio entre dos cilindros que giran a velocidades angulares independientes. Las condiciones naturales de simetría en el caso en que los dos cilindros son coaxiales permitieron obtener campos analíticos de presión y velocidad (que se utilizaron para determinar la viscosidad de los fluidos), modelar la formación de estructuras vorticiales para ciertas configuraciones y describir en general el sistema. Hasta la fecha no se ha encontrado bibliografía con referencia a haber liberado esta condición de coaxialidad. En este trabajo se estudia un sistema tipo Taylor-Couette pero con el cilindro interior libre, es decir, acoplado al cilindro externo sólo por el fluido. Para esto, se construyó un montaje experimental que controla la velocidad de giro del cilindro externo, y se midió el flujo interno y el comportamiento del cilindro interno. Además, se hacen modelaciones numéricas del sistema. Se encontró que el sistema establece 4 regímenes para diferentes velocidades de excitación, de los cuales 3 ya habían sido reportados para esferas pequeñas en flujos rotatorios. El cuarto régimen, corresponde a la levitación estable del cilindro interno en el flujo, este trabajo se centra principalmente en la descripción de este régimen. Se hicieron PIV y simulaciones numéricas del flujo tridimensional del sistema en el régimen de levitación. En las secciones donde no hay intersección con el cilindro interno se encuentra un flujo tipo rotación sólida y en el resto un flujo compuesto por 3 circulaciones principales. La posición de levitación queda caracterizada por un radio de equilibrio, que depende exclusivamente de la geometría del sistema, y una posición angular que varía con la masa y la velocidad de excitación del sistema. Para velocidades de excitación relativamente bajas, la velocidad angular del cilindro interno es opuesta a la velocidad del cilindro externo y para velocidades mayores de excitación, el cilindro interno deja de rotar.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico / Los ensayos realizados en un reómetro rotacional tienen como límite superior de medición la velocidad angular crítica para asegurar un flujo axisimétrico. Para velocidades mayores a ésta, el flujo deja de ser concéntrico y comienza la transición hacia un flujo helicoidal. Este fenómeno fue estudiado para fluidos newtonianos en 1923 por Geoffrey I. Taylor, quien pudo determinar analíticamente la velocidad crítica de estabilidad para el flujo rotacional. Los supuestos realizados en este estudio no permiten extender sus resultados a fluidos no newtonianos, en partículas fluidos con partículas. Las mezclas con partículas tienen ciertas características que los diferencian de los fluidos newtonianos homogéneos; como interacciones entre las fases sólidas y liquidas, migración de partículas, sus efectos sobre los perfiles de velocidad y viscosidad. En el presente trabajo, se estudió el comienzo de inestabilidades de Taylor-Couette para una mezcla no coloidal, con concentración hasta 50\% y relaciones de radio interior y exterior r_i/r_e entre 0.71 y 0.88. Se desarrolló una instalación experimental de Taylor-Couette, con rotación del cilindro interior, capaz de controlar la velocidad de giro y medir el torque en el cilindro interior, identificando de esta manera la velocidad crítica de transición. Este estudio es complementado con un análisis de estabilidad lineal que considera las particularidades de este tipo de mezclas. Finalmente, se compararon los resultados de ambas etapas del estudio con el caso base de un fluido newtoniano homogéneo, determinando así el efecto de las partículas sobre la estabilidad de flujo.

The transitional Reynolds number and range for macrochannel flows are around 1200 and 1000 respectively. Several studies have shown that for microchannel flows, the transitional Reynolds number drops to around 500 and the transitional range around 300. This thesis provides some data on the laminar to turbulent transition for nano-channel flows through molecular dynamic simulations. The Lennard-Jones potential is used for fluid-fluid and wall-fluid interactions, and a non-linear spring potential is used for wall-wall interactions. The mixing is characterised by averaging the maximum transverse movement for all fluid molecules. Six nano-separations were simulated and the flow and mixing behaviours examined. The results show that the transitional Reynolds number and the range increase with increasing diameter. The effects of wall properties on flow regimes were also investigated using molecular dynamic simulations. The results show that the transitional Reynolds number and range increased with increasing wall density. For increasing wall interaction strength, the effect on the transitional Reynolds number was inconclusive. However, the transitional range increased. With an increase in wall wettability, which corresponds to an increase in hydrophilicity, there was an increase in both the transition Reynolds number and range. The wall roughness was modeled as sinusoidal. For an increase in the amplitude of the wall roughness, there was a decrease in the transitional Reynolds number. The effect on the transitional range was inconclusive. For an increase in the period of the wall roughness, both the transitional Reynolds number and range increased. Errors involved in MD simulations arise from several sources. They include the size of the time-step, thermostat model, wall model, and viscosity calculation method. No experimental results at the nano-scale are available for direct comparison however they provide a basis for future work. As computation power improves, MD simulations at higher Reynolds numbers may be compared with experimental results of flows through microchannels. Also, as laboratory technology and measurement accuracy improves, experimental results of flows through nano-channels may be conducted and used for comparison. / http://proxy.library.adelaide.edu.au/login?url= http://library.adelaide.edu.au/cgi-bin/Pwebrecon.cgi?BBID=1522637 / Thesis (Ph.D.) -- University of Adelaide, School of Chemical Engineering, 2010