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Fecha
2025-07-11
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Editorial
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Resumen
Este documento presenta una introducción progresiva a la simulación de fluidos complejos mediante el método Hidrodinámica de Partículas Suavizadas (SPH, por sus siglas en inglés). A través de una serie de estudios organizados por nivel de complejidad, se abordan distintos fenómenos de dinámica de fluidos, desde configuraciones básicas hasta sistemas con memoria estructural, propios de medios viscoelásticos. En las primeras secciones, se analiza el comportamiento del flujo en configuraciones clásicas como Couette y Poiseuille, utilizando partículas computacionales para representar el campo de velocidades. A continuación, se introducen gradualmente efectos no newtonianos mediante el modelo constitutivo de Oldroyd-B. La parte central del trabajo se dedica al estudio detallado de la sedimentación de partículas rígidas en fluidos viscoelásticos, considerando tanto dominios sin confinamiento como sistemas con paredes verticales o completas. Se investigan los efectos de la elasticidad del medio y de las condiciones de contorno sobre la evolución temporal y espacial del flujo, comparando los resultados numéricos con modelos analíticos simplificados. Para facilitar la reproducción de los estudios, el documento incluye anexos con instrucciones para el manejo del simulador MCF y los scripts de procesamiento y visualización desarrollados en Matlab. El conjunto de estos estudios proporciona una base sólida para la comprensión y análisis de fenómenos hidrodinámicos en medios complejos, y constituye un punto de partida para futuras investigaciones en el ámbito de la mecánica de fluidos computacional.
This document presents a progressive introduction to the simulation of complex fluids using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method. Through a series of studies organized by level of complexity, various fluid dynamics phenomena are addressed, from basic configurations to systems with structural memory, characteristic of viscoelastic media. In the initial sections, the flow behavior is analyzed in classical configurations such as Couette and Poiseuille flows, using computational particles to represent the velocity field. Subsequently, non-Newtonian effects are gradually introduced through the Oldroyd-B constitutive model. The central part of the work is devoted to a detailed study of the sedimentation of rigid particles in viscoelastic fluids, considering both unconfined domains and systems with vertical or fully enclosed walls. The effects of medium elasticity and boundary conditions on the temporal and spatial evolution of the flow are investigated, comparing numerical results with simplified analytical models. To facilitate the reproduction of the studies, the document includes appendices with instructions for operating the MCF simulator and the Matlab scripts developed for data processing and visualization. Together, these studies provide a solid foundation for understanding and analyzing hydrodynamic phenomena in complex media, and constitute a starting point for future research in the field of computational fluid mechanics.
This document presents a progressive introduction to the simulation of complex fluids using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method. Through a series of studies organized by level of complexity, various fluid dynamics phenomena are addressed, from basic configurations to systems with structural memory, characteristic of viscoelastic media. In the initial sections, the flow behavior is analyzed in classical configurations such as Couette and Poiseuille flows, using computational particles to represent the velocity field. Subsequently, non-Newtonian effects are gradually introduced through the Oldroyd-B constitutive model. The central part of the work is devoted to a detailed study of the sedimentation of rigid particles in viscoelastic fluids, considering both unconfined domains and systems with vertical or fully enclosed walls. The effects of medium elasticity and boundary conditions on the temporal and spatial evolution of the flow are investigated, comparing numerical results with simplified analytical models. To facilitate the reproduction of the studies, the document includes appendices with instructions for operating the MCF simulator and the Matlab scripts developed for data processing and visualization. Together, these studies provide a solid foundation for understanding and analyzing hydrodynamic phenomena in complex media, and constitute a starting point for future research in the field of computational fluid mechanics.
Descripción
Categorías UNESCO
Palabras clave
Citación
Triviño Barros, Gracián., Trabajo de Fin de Máster: «Sedimentación de partículas en fluidos viscosos y viscoelásticos». Universidad Nacionla de Educación a Distancia (UNED), 2025
Centro
Facultad de Ciencias
Departamento
Física Fundamental