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Letras Universidad de Sevilla

Proyecto de investigación


Transporte y respuesta en flujos granulares

Responsable: José Javier Brey Abalo
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Nacional del 2008
Referencia: FIS2008-01339
Fecha de Inicio: 01-01-2009
Fecha de Finalización: 30-06-2012

Empresa/Organismo financiador/es:

  • Ministerio de Ciencia e Innovación

Equipo:

Resumen del proyecto:

El estudio de los medios granulares en general, y de los flujos rápidos en particular, no es sólo un tema científico de gran actualidad sino que es del máximo interés, tanto desde una perspectiva aplicada como teórica fundamental. Esto viene avalado por la cantidad de publicaciones que se están produciendo en los últimos años en revistas de investigación básica y aplicada del más alto nivel. Se trata, en primera instancia, de elaborar un marco teórico conceptual, en gran medida nuevo. Es necesario profundizar y revisar numerosas ideas y conceptos tales como temperatura, separación de escalas de tiempo,  transiciones de fase, disipación, hidrodinámica, etc. A continuación, y también paralelamente,  los avances deben trasladarse a teorías adecuadas para resolver problemas tecnológicos de gran relevancia como, por ejemplo, el transporte de granos en las condiciones adecuadas, su compactación y segregación, las causas que originan la explosión de los silos, la forma de controlar las avalanchas de nieve, etc.

El punto de partida de nuestra investigación es que las hipótesis, procedimientos y técnicas desarrolladas para el estudio de sistemas constituidos por muchas partículas elaboradas en el contexto de los sistemas moleculares normales, i.e. la teória cinética y la mecánica estadística, son extensibles al caso de sistemas constituidos por granos, que interaccionan inelásticamente. Esto implica, en particular y por ejemplo, la posibilidad de formular una teoría hidrodinámica para estos sistemas.

Se continuará con el desarrollo de la mecánica estadística de los fluidos granulares. A un nivel formal, se elaborará una teoría de respuesta lineal alrededor del estado de enfriamiento uniforme a partir de la ecuación de Liouville, con el objetivo de obtener expresiones de los coeficientes de transporte que generalicen las fórmulas de Green-Kubo. Dichas expresiones serán despues evaluadas utilizando técnicas de simulación en ordenador y también métodos analíticos aproximados. Otro tema objeto del proyecto es la extensión a los medios granulares de la hidrodinámica fluctuante, formulada por Landau para los fluidos convencionales. Ello exigirá avanzar en la comprension del efecto que la disipación en las colisones tiene sobre las  fluctuaciones macroscópicas en un medio granular, así como delimitar el rango de validez y las posibles modificaciones de los teoremas de fluctuación-disipación.  Este estudio se realizará a dos niveles: mecánico-estadístico y cinético. En este último, el punto de partida es la ecuación de Boltzmann fluctuante, cuya forma para gases granulares habrá que determinar. Finalmente, se estudiarán en detalle algunos estados estacionarios particulares de los gases granulares vibrados.

A lo largo del estudio se combinarán métodos teóricos y de simulación de sistemas de partículas (Monte Carlo y Dinámica Molecular)

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