Revista de Termodinámica y Catálisis
Acceso abierto

abstracto

La investigación del efecto de las condiciones de microgravedad y reducción en el comportamiento de una sola burbuja (gota) fijada en una superficie sólida en un líquido

Michael Shoikhedbrod

Se puede utilizar el estudio del comportamiento de la burbuja de gas (gota) en condiciones de gravedad reducida y microgravedad en el diseño conceptual de aeronaves y sistemas de gestión de gas-líquido basados en el espacio. Es muy importante considerar la influencia de las condiciones cambiantes de gravedad y microgravedad en el comportamiento de la burbuja de gas (gota) fijada en la superficie sólida, ya que esta influencia puede ser más fuerte que la acción de otras fuerzas externas. El objetivo principal de la presente investigación es investigar el efecto de las condiciones de gravedad reducida y microgravedad en el comportamiento de una sola burbuja (gota), fijada en la superficie sólida en el líquido. Se ha desarrollado una nueva técnica matemática para modelar el comportamiento de las burbujas de gas (gotas), fijadas sobre la superficie sólida en el líquido en condiciones de microgravedad y reducida. Estas técnicas se han utilizado para modelar el comportamiento de los perfiles de burbujas de gas (gotas) y para calcular su cambio de energía superficial común en condiciones de disminución, aumento y microgravedad. El modelo se ha utilizado también para estimar las condiciones de desprendimiento de burbujas (gotas) y fijación sobre la superficie sólida en estas condiciones. Los cálculos numéricos del modelo desarrollado permitieron establecer que bajo gravedad disminuida la burbuja (gota) de gas se ‘levanta’ en la superficie sólida en el líquido y su energía superficial común es libre. Las burbujas de gas con volúmenes (como ejemplo) de 1,9 a 2,2 cm3 se arrancan de la superficie sólida y su energía libre se transforma en la energía cinética de la burbuja que salta desde la parte superior hasta el fondo líquido. Las burbujas de gas con volúmenes de 2,3-2,8 cm3 se fijaron sobre la superficie sólida y su energía libre se gastó en las oscilaciones de las burbujas de gas en la superficie sólida. En condiciones de mayor gravedad, la burbuja de gas (gota) se ‘coloca’ en la superficie sólida en el líquido y la energía superficial común no es gratuita y se gasta en las oscilaciones de las burbujas (gotas) en la superficie sólida.

Las conclusiones teóricas y los cálculos numéricos del modelo desarrollado han sido probados en las pruebas de aeronaves parabólicas realizadas. Las pruebas han demostrado que el modelo desarrollado puede simular correctamente el comportamiento de los perfiles de burbujas y gotas de gas, su cambio de energía superficial común y estimar las condiciones de su desgarro y fijación en la superficie sólida en condiciones de microgravedad y reducida. Las técnicas informáticas del modelo pueden simular el comportamiento de burbujas y gotas bajo diferentes influencias de fuerzas externas en condiciones de microgravedad (g=0) cuando se consideran. Además, el uso del modelo desarrollado permite controlar el comportamiento de las burbujas y gotas de gas en microgravedad mediante el cambio controlado de la tensión superficial y el ángulo cohesivo (acción de reactivos apolares).