Simulación mesoscópica de fluidos binarios bajo flujo de corte

Abstract

Se propone una manera de incluir un campo externo de corte al modelo de colisión multipartículas con parámetro de repulsión para fluidos binarios, donde se verifica que el campo propuesto cumpla con las propiedades hidrodinámicas correctas, con el fin de estudiar la formación y crecimiento de las fases del sistema bajo esta fuerza externa. El modelo de colisión multipartículas, al ser un modelo mesoscópico, permite simular sistemas con gran cantidad de partículas a un bajo costo computacional y a la vez conservar la estructura completa del espacio de fases con lo cual se puede recuperar la descripción hidrodinámica del sistema dadas por la ecuaciones de Navier-Stokes. La manera en que se propuso la aplicación del campo externo al sistema no fue directamente sobre cada uno de los elementos del sistema (partículas, moléculas, etc.), sino se aplicó el campo externo a los centros de masa de cada especie molecular. Los resultados obtenidos revelan que al aplicar un flujo de corte al sistema hace que la formación de patrones (separación espinodal) sea más rápida para ciertos parámetros. Sin embargo, si el flujo aplicado es muy intenso el sistema no se separará debido a que la repulsión que hay entre las especies no es suficientemente fuerte como para mantener la estructura segregada del sistema, también se observó que la tasa a la que se ven deformados los patrones en el tiempo, al estar el sistema expuesto al campo de corte, sigue una ley de potencias del tipo tm donde se obtuvo un valor para el exponente de m = - 0.7, estos resultados son similares a los observados en otras investigaciones, tanto teóricas como experimentales.