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On the bulk viscosity and shear induced dispersion in magnetohydrodynamic flows
Use este link compartilhar ou citar este material: http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/916256
Registro completo de metadados
| Metadados | Descrição | Idioma |
|---|---|---|
| Autor(es): dc.contributor | Cunha, Francisco Ricardo da | - |
| Autor(es): dc.creator | Inácio, Leonardo Afonso da Silva | - |
| Data de aceite: dc.date.accessioned | 2024-10-23T16:44:46Z | - |
| Data de disponibilização: dc.date.available | 2024-10-23T16:44:46Z | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-09 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-09 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-07-09 | - |
| Data de envio: dc.date.issued | 2024-03-18 | - |
| Fonte completa do material: dc.identifier | http://repositorio2.unb.br/jspui/handle/10482/48624 | - |
| Fonte: dc.identifier.uri | http://educapes.capes.gov.br/handle/capes/916256 | - |
| Descrição: dc.description | Dissertação (mestrado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2024. | - |
| Descrição: dc.description | Nesta dissertação, são explorados dois escoamentos diferentes no contexto da magnetohidrodinâmica (MHD). O primeiro foca em um estudo da viscosidade expansional (i.e. segundo coeficiente de viscosidade) em um escoamento MHD compressível, envolvendo ondas magnetoacústicas. No segundo problema, o fenômeno de dispersão induzida por cisalhamento é analisado em um escoamento magnetohidrodinâmico incompressível. As equações governantes para ambos os escoamentos representam um acoplamento entre a hidrodinâmica e a eletrodinâmica, e os parâmetros físicos relevantes do escoamento são apresentados depois de uma análise dimensional apropriada das equações. Apenas poucos estudos na atual literatura exploraram os efeitos da viscosidade expansional em escoamentos compressíveis envolvendo alta frequência e propuseram como determinar essa quantidade experimentalmente. Portanto, na primeira parte deste trabalho, é apresentado o estudo do escoamento de um de um gás barotrópico eletricamente condutor na presença da viscosidade expansional. Primeiramente, uma análise de pequenas perturbações em torno de um estado de equilíbrio resulta em um sistema de equações linearizado no espaço de onda. As relações de dispersão para ondas hidromagnéticas são determinadas na presença da viscosidade expansional. Posteriormente, é proposto um modelo para calcular a viscosidade expansional em termos de quantidades físicas relacionadas às ondas magnetoacústicas. Os resultados mostram o comportamento da viscosidade expansional como função do número de onda para diferentes intensidades e orientações magnéticas, mostrando como a taxa de dissipação de energia associada com a viscosidade expansional pode ser controlada por um campo magnético externo. Na segunda parte deste trabalho, o fenômeno de dispersão induzida por cisalhamento é examinado em um escoamento de uma suspensão incompressível eletricamente condutora. O mecanismo por trás da dispersão hidrodinâmica envolve quebra de simetria das trajetórias das partículas após colisões. Uma equação de difusão suplementar baseada no fluxo hidrodinâmico de partículas, associado com os gradientes de concentração de partículas e de taxa de cisalhamento, é proposta e discutida. O conjunto de equações resultantes é resolvida analiticamente através de uma análise de perturbação regular, já que o parâmetro Pe𝐾𝑐, em que Pe é o número de Peclet e 𝐾𝑐 é a difusividade adimensional associada com a difusão induzida por cisalhamento, é considerado um parâmetro pequeno no escoamento acoplado em canal. Os resultados mostram claramente variações substanciais do perfil de velocidade e da viscosidade efetiva com a difusividade de partículas em um escoamento movido por pressão em canal na presença de um campo magnético transversal uniforme. | - |
| Descrição: dc.description | In this dissertation, we explore two different flows in the context of magnetohydrodynamics (MHD). The first one focus on a study of the bulk viscosity (i.e. the second viscosity coefficient) in a compressible MHD flow, involving magnetoacoustic waves. In the second problem, we examine the phenomenon of shear induced dispersion in an incompressible magnetohydrodynamic flow. The governing equations of both flow problems represent a coupling between hydrodynamics and electrodynamics and the relevant physical parameters of the flow are presented after an appropriate dimensional analysis of these equations. Only few studies in the current literature have explored the effect of a bulk viscosity in compressible flows involving high frequency and propose how to determine this quantity experimentally. Therefore, in the first part of this work, we present a study on a flow of an electrically conducting barotropic gas in the presence of a bulk viscosity. Firstly, an analysis of small perturbations around an equilibrium state results in a system of linearized equations in the wave space. The dispersion relation for magnetic waves are determined in the presence of a bulk viscosity. Secondly, we propose a model to calculate the bulk viscosity in terms of the physical quantities related to magnetoacoustic waves. The results show the behavior of the bulk viscosity as a function of the wavenumber for different magnetic intensity and orientation, revealing how the rate of energy dissipation associated with the bulk viscosity can be controlled by an external magnetic field. In the second part of the work, we examine the phenomenon of shear induced dispersion in a magnetohydrodynamic flow of an incompressible electrically conducting suspension. The mechanism underlying hydrodynamic dispersion involves symmetry breaking of particle trajectories after collisions. The governing equations are again presented and made non-dimensional by an appropriated scaling analysis. A supplementary diffusion equation based on hydrodynamic particle fluxes associated with both a gradient in particle concentration and a gradient in the shear rate is proposed and discussed. The resulting set of equations is solved analytically by a regular perturbation analysis, as the parameter Pe𝐾𝑐, where Pe is the Peclet number and 𝐾𝑐 is the non-dimensional diffusivity associated with the shear-induced dispersion, is considered a small parameter in the coupled channel-flow. The results clearly show substantial variations of the velocity profile and the effective viscosity with the particle diffusivity in a channel-pressure driven flow in the presence of a uniform transversal magnetic field. | - |
| Descrição: dc.description | Faculdade de Tecnologia (FT) | - |
| Descrição: dc.description | Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM) | - |
| Descrição: dc.description | Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas | - |
| Formato: dc.format | application/pdf | - |
| Idioma: dc.language | en | - |
| Direitos: dc.rights | Acesso Aberto | - |
| Direitos: dc.rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Campo magnético | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Magneto-hidrodinâmica | - |
| Palavras-chave: dc.subject | Viscosidade | - |
| Título: dc.title | On the bulk viscosity and shear induced dispersion in magnetohydrodynamic flows | - |
| Tipo de arquivo: dc.type | livro digital | - |
| Aparece nas coleções: | Repositório Institucional – UNB | |
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