Los investigadores han sabido y documentado desde hace tiempo cómo se dispersa el tinte cuando se inyecta en un fluido que fluye a través de una tubería.
Pero un equipo de matemáticos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill ha descubierto que el tamaño y la forma de la tubería afectan drásticamente cómo se dispersará el tinte en los primeros momentos después de la inyección.
Sus resultados tienen implicaciones importantes para el suministro de medicamentos, la fabricación de productos químicos, el manejo de contaminantes derramados en las vías fluviales o cualquier aplicación que implique mezclar sustancias en fluidos que fluyen.
"Específicamente, encontramos que los flujos en conductos rectangulares distribuyen instantáneamente los contaminantes de manera asimétrica en lugar de la dispersión uniforme observada en los flujos de tuberías circulares o elípticas", dijo Richard M. McLaughlin, profesor y presidente del departamento de matemáticas en UNC-Chapel Hill'sFacultad de Artes y Ciencias: "También descubrimos que si el conducto es delgado o gordo hace una gran diferencia".
McLaughlin, coautor con el Profesor Distinguido Kenan Roberto Camassa, ambos expertos en dinámica de fluidos, y los estudiantes graduados Manuchehr Aminian y Francesca Bernardi, informan sus resultados en "Cuadratura del círculo: asimetría geométrica y ruptura de simetría para el transporte escalar pasivo en conductos yPipes ", publicado en la edición del 5 de octubre de Cartas de revisión física .
En los conductos delgados, el tinte se dispersa con un frente afilado seguido de una larga cola cónica, dijo Camassa. En los conductos gruesos, la dispersión se invierte, con una expansión gradual que se forma en un frente afilado.
"El área de los dos rectángulos puede ser la misma, pero la forma hace una diferencia significativa en cómo se dispersa el tinte", dijo.
Sabiendo que podría permitir a los fabricantes de dispositivos de drogas, por ejemplo, producir dispositivos rectangulares de diferentes formas que permitirían administrar algunos tratamientos con un golpe fuerte y otros dispensados gradualmente, según lo que funciona mejor.
"El hallazgo más sorprendente", dijo Camassa, "es que el rectángulo que mejor imita la extensión que ocurre en una tubería redonda no es un cuadrado, como cabría esperar, sino un rectángulo más plano con una relación de aspecto de 1.82, lo que significasu ancho es aproximadamente el doble de su altura "
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Materiales proporcionado por Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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