Numerical investigation of shear-thinning and viscoelastic binary droplet collision

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Autor(es): dc.contributorUniversidade de São Paulo (USP)-
Autor(es): dc.contributorUniversidade Estadual Paulista (UNESP)-
Autor(es): dc.contributorUniversidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)-
Autor(es): dc.creatorFrança, Hugo L.-
Autor(es): dc.creatorOishi, Cassio M.-
Autor(es): dc.creatorThompson, Roney L.-
Data de aceite: dc.date.accessioned2025-08-21T21:46:05Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2025-08-21T21:46:05Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-04-29-
Data de envio: dc.date.issued2022-04-29-
Data de envio: dc.date.issued2022-04-01-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://dx.doi.org/10.1016/j.jnnfm.2022.104750-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://hdl.handle.net/11449/230369-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/11449/230369-
Descrição: dc.descriptionIn this work we present a 2D numerical study of the binary collision of viscoelastic drops under surface tension effects. The governing equations for incompressible fluids with free surface are completed with constitutive equations that represent three models for non-Newtonian fluids. We analyze a viscous shear-thinning Carreau–Yasuda (CY) equation and the viscoelastic constitutive models of Oldroyd-B and Phan–Thien–Tanner (PTT). From a computational point of view, the 2D free surface dynamic is handled using the Front-Tracking representation with marker particles, combined with the Marker-And-Cell (MAC) method. In order to discretize the equations, we employ a finite differences scheme. We provide maps of outcomes associated with the categories of Bouncing, Coalescence, and Separation as functions of the dimensionless numbers that govern the problem. In addition to the traditional space defined by the Weber and the impact factor, associated with the collision angle, commonly adopted in Newtonian studies, we explore the power-law index of the CY model, the Weissenberg number in the viscoelastic models, and the extensibility parameter in the PTT model. The transient interface dynamics of the problem is illustrated in a variety of cases. For non-bouncing scenarios, the results show that surface tension and elasticity act to maintain the integrity of the merged drop and avoid Separation. On the other hand, shear-thinning effects induce the Separation outcome. Hence, in the PTT model there are opposite trends associated with elasticity and shear-thinning, what can lead to non-monotonic responses.-
Descrição: dc.descriptionFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)-
Descrição: dc.descriptionConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-
Descrição: dc.descriptionInstituto de Ciências Matemáticas e Computação Universidade de São Paulo-
Descrição: dc.descriptionDepartamento de Matemática e Computação Faculdade de Ciências e Tecnologia Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”-
Descrição: dc.descriptionDepartment of Mechanical Engineering COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro, Centro de Técnologia, Ilha do Fundão, Rio de Janeiro, RJ-
Descrição: dc.descriptionDepartamento de Matemática e Computação Faculdade de Ciências e Tecnologia Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”-
Descrição: dc.descriptionFAPESP: #2013/07375-0-
Descrição: dc.descriptionFAPESP: #2019/01811-9-
Descrição: dc.descriptionCNPq: #304095/2018-4-
Descrição: dc.descriptionCNPq: #305383/2019-1-
Descrição: dc.descriptionCAPES: PROEX 803/2018-
Idioma: dc.languageen-
Relação: dc.relationJournal of Non-Newtonian Fluid Mechanics-
???dc.source???: dc.sourceScopus-
Palavras-chave: dc.subjectDroplet collision-
Palavras-chave: dc.subjectOutcome map-
Palavras-chave: dc.subjectShear-thinning effects-
Palavras-chave: dc.subjectViscoelastic fluids-
Título: dc.titleNumerical investigation of shear-thinning and viscoelastic binary droplet collision-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional - Unesp

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