Experimental and numerical analyses of flow-limited chemical reactions in laminar and turbulent regimes

• Autores: Irene Sancho Conde
• Directores de la Tesis: Antonio Vernet Peña (dir. tes.), Jordi Pallarès Curto (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2015
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francesc Xavier Grau Vidal (presid.), Salvatore Cito (secret.), María Pilar Arroyo de Grandes (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Física de fluidos
      • Flujos de fluidos
      • Dinámica de fluidos magnéticos
    • Mecánica
      • Mecánica de fluidos
    • Óptica
      • Láseres
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • Aquesta tesis es divideix en tres blocs on s’analitza l’efecte de diferents règims de flux en reaccions químiques. El primer bloc analitza una base de dades obtinguda a partir de simulació numèrica d’un flux reactiu i turbulent en una canal a baix nombre de Reynolds. Un dels reactius es alliberat al llarg del centre del canal i l’altre prop de les parets. Aquesta distribució produeix dues capes de barreja reactiva. Les fluctuacions de la concentració de les especies químiques es processen per determinar la contribució de les fluctuacions a petita i a gran escala en les capes de barreja. L’anàlisi s’estén per explicar les estructures de flux obtingudes. El segon bloc estudia un flux laminar i reactiu en una cavitat cilíndrica amb la paret superior rotativa. L’efecte de les diferents estructures de flux, obtingudes a diferents nombres de Reynolds en una reacció irreversible àcid-base, es mesura experimentalment amb les tècniques de PIV i PLIF, i numèricament a través de simulació on s’utilitzen volums finits. Les estructures de flux observades, les bombolles de recirculació en els trencaments de vòrtex així com els perfils numèrics de velocitat, estan d’acord amb els resultats experimentals i amb estudis previs. La comparació entre els contorns experimentals i numèrics de concentració de base a Re=1000 i 1500 es troben en concordança. A nombres de Reynolds més elevats, aquests contorns dintre del trencament del vòrtex difereixen. El tercer bloc analitza la taxa de partícules magnètiques depositades en les parets d’un microcanal. Un imant permanent es col•loca fora del canal per induir la deposició de les partícules que s’introdueixen a diferents caudals. S’utilitza un model matemàtic per simular la deposició de les partícules paramagnètiques i s’observa que a caudals elevats, els resultats numèrics i experimentals són consistents.