Fluido newtoniano y no newtoniano

Fluidos newtonianos y no newtonianos ppt

Antecedentes: El modelo de fluido newtoniano se ha aplicado comúnmente en la simulación del flujo sanguíneo cerebral en los casos de estenosis aterosclerótica intracraneal (EACI) mediante el modelado de dinámica de fluidos computacional (CFD), mientras que la sangre es un fluido no newtoniano que se adelgaza por cizallamiento. Nuestro objetivo es investigar las diferencias de las métricas hemodinámicas cerebrales cuantificadas en modelos CFD construidos con supuestos de fluidos newtonianos y no newtonianos, en pacientes con EIC.

Métodos: Construimos un modelo de arteria virtual con una estenosis excéntrica del 75% y realizamos una simulación CFD estática. También construimos modelos CFD en tres pacientes con ICAS de diferente gravedad en la estenosis luminal. Realizamos simulaciones estáticas en estos modelos con modelos de fluidos newtonianos y dos no newtonianos (Casson y Carreau-Yasuda). También realizamos simulaciones transitorias en otro modelo específico para el paciente. Medimos los valores de la relación de presión translesional (PR) y la tensión de cizallamiento de la pared (WSS) en todos los modelos CFD, para reflejar los cambios de presión y WSS a través de una lesión estenótica. En todas las simulaciones, se compararon los valores de PR y WSS en los modelos CFD derivados con las hipótesis de fluido newtoniano, Casson y Carreau-Yasuda.

Fluidos newtonianos y no newtonianos slideshare

Un fluido no newtoniano es un fluido que no sigue la ley de viscosidad de Newton, es decir, una viscosidad constante e independiente de la tensión. En los fluidos no newtonianos, la viscosidad puede cambiar cuando se somete a una fuerza, pasando a ser más líquida o más sólida. El ketchup, por ejemplo, se vuelve más líquido cuando se agita y, por tanto, es un fluido no newtoniano. Muchas soluciones salinas y polímeros fundidos son fluidos no newtonianos, al igual que muchas sustancias comunes como las natillas,[1] la pasta de dientes, las suspensiones de almidón, el almidón de maíz, la pintura, la sangre, la mantequilla derretida y el champú.

Lo más habitual es que la viscosidad (la deformación gradual por esfuerzos de cizallamiento o tracción) de los fluidos no newtonianos dependa de la velocidad de cizallamiento o de la historia de la velocidad de cizallamiento. Sin embargo, algunos fluidos no newtonianos con viscosidad independiente del cizallamiento siguen presentando diferencias de tensión normal u otros comportamientos no newtonianos. En un fluido newtoniano, la relación entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento es lineal, pasando por el origen, siendo la constante de proporcionalidad el coeficiente de viscosidad. En un fluido no newtoniano, la relación entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento es diferente. El fluido puede incluso presentar una viscosidad dependiente del tiempo. Por lo tanto, no se puede definir un coeficiente de viscosidad constante.

Diferencia entre fluidos newtonianos y no newtonianos slideshare

Un fluido no newtoniano es un fluido que no sigue la ley de viscosidad de Newton, es decir, una viscosidad constante e independiente de la tensión. En los fluidos no newtonianos, la viscosidad puede cambiar cuando se somete a una fuerza, pasando a ser más líquida o más sólida. El ketchup, por ejemplo, se vuelve más líquido cuando se agita y, por tanto, es un fluido no newtoniano. Muchas soluciones salinas y polímeros fundidos son fluidos no newtonianos, al igual que muchas sustancias comunes como las natillas,[1] la pasta de dientes, las suspensiones de almidón, el almidón de maíz, la pintura, la sangre, la mantequilla derretida y el champú.

Lo más habitual es que la viscosidad (la deformación gradual por esfuerzos de cizallamiento o tracción) de los fluidos no newtonianos dependa de la velocidad de cizallamiento o de la historia de la velocidad de cizallamiento. Sin embargo, algunos fluidos no newtonianos con viscosidad independiente del cizallamiento siguen presentando diferencias de tensión normal u otros comportamientos no newtonianos. En un fluido newtoniano, la relación entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento es lineal, pasando por el origen, siendo la constante de proporcionalidad el coeficiente de viscosidad. En un fluido no newtoniano, la relación entre el esfuerzo de cizallamiento y la velocidad de cizallamiento es diferente. El fluido puede incluso presentar una viscosidad dependiente del tiempo. Por lo tanto, no se puede definir un coeficiente de viscosidad constante.

Fluido no nuevo…

El flujo a través de medios porosos es omnipresente en muchos sistemas naturales e industriales. Los ejemplos incluyen el flujo a través de tejidos biológicos, vasos sanguíneos y huesos [1-3] o a través de suelos, sedimentos y rocas, con un interés de larga data en hidrología [4, 5], petróleo [6] e ingeniería química [7-9]. A bajos números de Reynolds (Re≪1), el flujo volumétrico de un fluido newtoniano que fluye a través de un medio poroso se describe mediante la ley de Darcy

donde q es el caudal medio por unidad de superficie, también llamado velocidad de Darcy y μ es la viscosidad dinámica. La variable κ es la permeabilidad y Δp/L es la caída de presión a lo largo de la distancia L. La constante de proporcionalidad K = κ/μ se denomina conductividad hidráulica y puede derivarse de la ecuación de Stokes asumiendo una relación lineal entre las fuerzas viscosas y la velocidad de flujo [10].

Mientras que la ley de Darcy es una buena descripción para el comportamiento de un fluido cuya viscosidad μ es constante, muchos fluidos relevantes, por ejemplo, en la industria alimentaria [11-13] y del petróleo [14, 15], muestran una ley constitutiva mucho más compleja. Para la mayoría de estos fluidos denominados no newtonianos, la viscosidad puede describirse mediante una función no lineal del tensor de velocidad de tensión-deformación E o, más concretamente, su primera invariante principal γ˙=12E:E [16]. Debido a la heterogeneidad de las velocidades de flujo en el espacio intersticial de los poros, las tasas de corte varían considerablemente dentro de los medios porosos. En el caso de los flujos no newtonianos, el acoplamiento de las ecuaciones constitutivas con el campo de flujo conduce a una resistencia viscosa variable en el espacio. En consecuencia, la relación entre la velocidad de Darcy y la caída de presión ya no puede describirse mediante una función lineal como en el caso de los fluidos newtonianos. Para obtener una ecuación de masa para el flujo que sea lineal en la caída de presión, debe utilizarse una viscosidad efectiva μeff -que a su vez depende de las variables del flujo- para tener en cuenta los efectos no lineales, es decir,

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