Incontables veces al día, las aves marinas cazan presas del océano, los botes ingresan al agua desde tierra firme y los hidroaviones aterrizan suavemente entre las olas. El fenómeno de los objetos que ingresan al agua es común, sin embargo, una comprensión completa de la física dela entrada de agua sigue siendo difícil, especialmente en lo que respecta a los casos en que un objeto sólido ingresa a un cuerpo de agua que contiene otros objetos sólidos, como una gaviota que se zambulle en un área rocosa del mar.
Un equipo de investigadores de la NYU Tandon School of Engineering está explorando esta área de investigación relativamente intacta y ha publicado una serie de hallazgos sorprendentes que pueden conducir a estrategias para minimizar la tensión de entrada de agua en embarcaciones marinas, hidroaviones y espacio-cápsulas de la tripulación diseñadas para aterrizar en el agua.
"Muchos estudios sobre la entrada de agua pasan por alto la presencia de objetos sólidos y estacionarios como hielo o rocas en el agua, y está claro que estos elementos pueden afectar los objetos que ingresan al agua y cambiar la física del impacto", dijo Maurizio Porfiri, profesorde ingeniería mecánica y aeroespacial en NYU Tandon y autor principal del artículo "Los obstáculos sólidos pueden reducir la carga hidrodinámica durante la entrada de agua", que aparece en la revista Fluidos de revisión física . Los colaboradores de Porfiri incluyen a la miembro adjunta de la facultad de NYU Tandon Ghania Benbelkacem, en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, y Mohammad Jalalisendi, un recién graduado de doctorado en el grupo de Porfiri.
Porfiri y sus colaboradores en el Laboratorio de Sistemas Dinámicos crearon un experimento utilizando una cuña sólida que se sumerge en un tanque de agua que contiene un cilindro flotante neutral. Los sensores en la configuración midieron la aceleración, la presión y la profundidad, y el equipo usó velocimetría de imagen de partículas paravisualice el flujo y mida la velocidad de los chorros de agua producidos por la cuña cuando golpea el agua. Los análisis revelaron que la presencia del cilindro en el agua cambió drásticamente la física del impacto en la cuña de maneras inesperadas.
Para sorpresa de los investigadores, notaron una disminución de la presión en el apilamiento, la región del fluido donde se produce un chorro de alta velocidad cuando la cuña aterriza, en el lado de la cuña más cercano al cilindroPorfiri y el equipo atribuyeron esta disminución al líquido de confinamiento del cilindro en ese lado, de modo que se desplazó menos agua en el momento del impacto. Sin embargo, en un hallazgo contradictorio, el equipo observó un aumento en la presión hacia la quilla de la cuña, lo que indica un complejo rico y complejo.efecto del cilindro. Se necesitan más estudios para conciliar estos hallazgos conflictivos, pero los investigadores señalan la importancia de continuar explorando la interacción entre los elementos estacionarios en el agua y los objetos que ingresan al agua.
"Está claro que existen interacciones comprensivas entre estos objetos, y a medida que los entendemos mejor, puede dar lugar a diseños y materiales que mitigan parte de la tensión en los buques marinos que viajan en aguas ocluidas, especialmente aquellos que explorany navegando por las regiones polares ", dijo Porfiri.
Esta investigación fue apoyada por una subvención del Programa de Mecánica Sólida de la Oficina de Investigación Naval, con el Dr. YDS Rajapakse como gerente del programa.
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Materiales proporcionado por NYU Tandon School of Engineering . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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