Simulações numéricas de cisalhamento bifásico eletroosmótico com fluidos viscoelásticos

Resumo

Este trabalho investiga a modelagem numérica e a simulação bidimensional de escoamentos eletroosmóticos bifásicos envolvendo fluidos complexos em canais retangulares sem diferença de pressão. Aplicamos principalmente o modelo de Poisson-Boltzmann para distribuição de cargas acoplado às equações de Navier-Stokes, equações constitutivas para fluidos viscoelásticos, e ao transporte de interface por Volume-of-Fluid com Piecewise-Linear Interface Construction. O framework numérico é implementado no sistema HiG-Flow, que simula escoamentos incompressíveis em malhas hierárquicas cartesianas de refinamento arbitrário representadas por árvores generalizadas com interpolações por um método meshless robusto de mínimos quadrados móveis. Em sistemas bifásicos, analisamos deformação de gotas sob ambos cisalhamentos neutro e eletroosmótico, explorando o impacto de variações de permissividade entre fluidos de matriz e gota. Nossos resultados sugerem que a força de Korteweg-Helmholtz pode exercer papel crucial nos padrões de deformação de interface, enquanto viscoelasticidade demonstra-se capaz de moderar efeitos de tensão de superfície e estabilizar deformações em casos de permissividade uniforme e não-uniforme.