Modelado de Boltzmann reticular de flujos complejos para aplicaciones de ingeniería

Título original:

Lattice Boltzmann Modeling of Complex Flows for Engineering Applications

Contenido del libro:

La naturaleza presenta continuamente un enorme número de fenómenos complejos y multiescalares que, en muchos casos, implican la presencia de uno o varios fluidos que fluyen, se fusionan y evolucionan a nuestro alrededor. Desde su aparición en la superficie de la Tierra, la Humanidad ha intentado explotar y domesticar los fluidos para sus fines, probablemente empezando por la maquinaria de Hero para abrir las puertas del Templo de Serapis en Alejandría hasta llegar a los modernos sistemas de propulsión y actuadores. Hoy sabemos que la mecánica de fluidos está en la base de innumerables aplicaciones científicas y técnicas, desde las escalas físicas más pequeñas (nanofluidos, motilidad bacteriana y flujos difusivos en medios porosos) hasta las más grandes (desde la producción de energía en centrales eléctricas hasta la oceanografía y la meteorología). Es esencial profundizar en el conocimiento del comportamiento de los fluidos a distintas escalas para el progreso de la Humanidad y para un futuro más sostenible y eficiente.

Desde los primeros años del Tercer Milenio, el método Lattice Boltzmann (LBM) ha experimentado un crecimiento exponencial de aplicaciones, especialmente en los campos relacionados con la simulación de flujos complejos y de materia blanda. De hecho, el LBM ha mostrado una notable versatilidad en diferentes campos de aplicación, desde los materiales nanoactivos, los flujos de superficie libre y los flujos multifásicos y reactivos hasta la simulación de los procesos en el interior de motores y maquinaria de fluidos. LBM se basa en una formulación optimizada de la ecuación cinética de Boltzmann, que permite la simulación de partículas fluidas, o más bien cuasipartículas, desde un punto de vista mesoscópico, permitiendo así la inclusión de interacciones físicas más fundamentales respecto a los esquemas estándar adoptados con los solucionadores Navier-Stokes, basados en la asunción del continuo.

En este libro, los autores presentan los avances más recientes de la aplicación del LBM a fenómenos de flujo complejos de interés científico y técnico, con especial atención al modelado multiescala de la catálisis heterogénea en medios nanoporosos y a los flujos multifásicos y multicomponentes.