Minimal flow unit of wall-bounded high-pressure transcritical turbulence

Arriba una nova sessió dels 'EEBE Seminars on Computational Mechanics - Spring 2024', coordinats pels professors de l'Escola Lluís Jofre i Jose Muñoz.

En aquesta ocasió anirà a càrrec de Reda Elmansy, investigador postdoctoral al Departament d'Enginyeria de Mecànica de Fluids de la UPC, amb la ponència 'Minimal flow unit of wall-bounded high-pressure transcritical turbulence'.

Resum:

La tecnologia de microfluídica i desenvolupament de turbulència és un tema desafiador i guanya importància a causa dels alts índexs de superfície-volum i l'assoliment de propietats de barreja i transferència de calor superiors a la regió de pseudo-sopladura en lloc d'emplear el flux laminar en aquesta escala de longitud. L'ús de fluids transcrítics sota altes pressions i condicions de funcionament tèrmic pot assolir la turbulència dins dels microcanals. En aquest sistema, els mecanismes de flux i la selecció del domini numèric han de ser investigats amb cura, i s'ha d'avaluar la grandària mínima de la caixa per aconseguir la turbulència microconfinada utilitzant gasos reals. L'estudi actual investiga numèricament la turbulència microconfinada supercrítica utilitzant simulació numèrica directa (DNS) de CO2 a alta pressió (P/Pc=2) en condicions transcrítiques confinades entre dues parets de temperatura isotermes diferents, una superior (T/Tc=1.5) calenta i una inferior (T/Tc=0.85) freda, amb nombres de Reynolds de fricció Re_tau=76.4 i 123 per a les parets inferior i superior, respectivament. Sota aquestes condicions, els resultats numèrics indiquen turbulència microconfinada per a tots els casos estudiats. L'estudi es centra en avaluar la grandària mínima del domini que confirma el desenvolupament de la turbulència i la preservació de les estructures grans a cada regió de capa límit turbulent. El treball actual utilitza un domini gran (SD) de (L_x=4*pi*delta, L_y=delta, Lz=8/3*pi*delta) com a cas de referència principal i dominis de subdivisió ja siguin retallats en direccions zonals o corrents. Els resultats mostren que utilitzant dominis molt petits es poden preservar les estructures properes a la paret mentre que es necessiten caixes més grans per desenvolupar les estructures grans a la capa límit de registre. A més, sota aquestes condicions, una altra observació confirma que les estructures tèrmiques són més petites que les estructures vorticals que es construeixen per camps de velocitat, i això pot conduir a concloure una grandària mínima de la caixa que coincideix amb la unitat mínima de flux que resulta d'altres investigadors per a fluxos delimitats per parets a condicions normals de pressió i temperatura.

Bio del ponent:

Reda Elmansy és investigador postdoctoral al Departament d'Enginyeria de Mecànica de Fluids de la Universitat Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC). Es va graduar en Enginyeria Mecatrònica a l'Institut Superior d'Enginyeria i Tecnologia d'Alexandria (AIET) (Egipte) el 2006 i va obtenir el seu màster en Enginyeria Elèctrica i de Control a l'Acadèmia Àrab de Ciències i Tecnologia i Transport Marítim (AASTMT) (Egipte) el 2012. Va obtenir el seu doctorat en Enginyeria Mecànica de Fluids i Aeroespacial a la UPC el 2023. Realitza la seva recerca com a membre de SCRAMBLE i està finançat per la Unió Europea (ERC, SCRAMBLE, 101040379). La seva recerca se centra en el flux en microcanals sota condicions supercrítiques per avaluar la grandària mínima del domini per desenvolupar la turbulència utilitzant simulacions numèriques DNS i codis de post-processament.