Soplar burbujas debajo del casco de un barco, hace que sean empujadas contra la superficie. En la capa superficial entre el barco y el agua, estas burbujas de aire causan menos fricción: también se conoce como lubricación por aire. En la práctica, la fricción puede reducirse 20por ciento, con un gran impacto en el consumo de combustible y CO 2 emisión. El mecanismo preciso aún se desconoce, ya que el flujo de agua local es complejo y turbulento. Como demuestran ahora los científicos de UT, el tamaño de las burbujas hace una gran diferencia: la burbuja pequeña no tiene un efecto neto en absoluto. EstoPuede parecer contradictorio, pero las burbujas grandes que se pueden deformar fácilmente dan el efecto más fuerte.
Para investigar los efectos, la Universidad de Twente tiene una configuración única 'Taylor Couette', capaz de generar un flujo turbulento completamente desarrollado. Esta máquina consta de dos cilindros grandes con fluido en el medio. Cuando el cilindro interno gira rápidamente, se inyectan burbujasse presionará contra la superficie, al igual que lo hacen en el casco del barco. En la superficie del cilindro, comienzan a influir en la resistencia. Esta configuración permite a los científicos buscar los parámetros relevantes en la lubricación eficiente del aire.
Con un cuatro por ciento de aire en el agua, una reducción del 40 por ciento es factible en la configuración experimental, utilizando burbujas grandes de tamaño milimétrico. Al agregar una pequeña cantidad de 'surfactante', los científicos pudieron variar la tensión superficial entreburbujas y agua, y podrían variar las dimensiones de la burbuja. Las otras propiedades, como la velocidad y la densidad del flujo, se mantuvieron igual. ¿Cuál fue el resultado? En promedio, las burbujas se vuelven mucho más pequeñas, porque el surfactante evita que las burbujas se junten, se unan,formando burbujas más grandes. Dentro del flujo turbulento, la burbuja tiene una distribución uniforme y, además, no serán empujadas contra la superficie. Con, nuevamente, el cuatro por ciento del aire que está en las microburbujas ahora, hay una reducción del cuatro por ciento: no haylubricación neta de aire en el casco del barco. Rubén Verschoof: "De experimentos anteriores, sabíamos que las burbujas deformables funcionan bien, pero de ninguna manera esperábamos una diferencia dramática como esta".
Al realizar los experimentos en flujos turbulentos de la vida real, y no en la situación simplificada de flujo lento y laminar, el resultado de esta investigación es directamente aplicable en el sector naval. Para reducir el arrastre en las tuberías, los experimentos también proporcionan una nueva y valiosa información.
La investigación se realizó en el grupo de Física de Fluidos del Profesor Detlef Lohse. Este grupo es parte del Instituto MESA + de Nanotecnología de UT. La investigación está financiada por la Fundación Holandesa de Tecnología STW y la Fundación Holandesa para la Investigación Fundamental sobre la Materia FOM.
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Materiales proporcionado por Universidad de Twente . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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