Tesis Doctorado
Difusión de suspensiónes pasivas y activas a bajo número de reynolds
Autor
Guzmán-Lastra, Francisca Catalina
Institución
Resumen
En esta tesis se presenta el estudio de suspensiones pasivas de esferas microm´etricas
y suspensiones activas de bacterias tipo Escherichia coli sometidas a un cizalle
simple en el l´ımite de bajo n´umero de Reynolds. Se estudian, por un lado, la autodifusi´on
inducida por el cizalle en suspensiones pasivas de esferas, y por otro, en
suspensiones mixtas de esferas pasivas y bacterias para distintas concentraciones de
bacterias y esferas. Para modelar las bacterias se utiliz´o un modelo de bacteria tipo
cascabel en las suspensiones y para modelar a una bacteria sometida a fluctuaciones
se utiliz´o una bacteria infinitamente elongada. El trabajo desarrollado consiste en un
estudio te´orico para el modelo de las bacterias y las ecuaciones de la hidrodin´amica
y por otro lado un trabajo num´erico para realizar las simulaciones necesarias para el
desarrollo de la tesis.
Los resultados, en el caso de una suspensi´on de esferas pasivas sometidas a un
cizalle simple, muestran un proceso subdifusivo bastante complejo y extenso en donde
las esferas experimentan distintas transiciones hasta llegar al r´egimen difusivo, estas
transiciones toman cada vez m´as tiempo a medida que la concentraci´on volum´etrica
de part´ıculas disminuye. La difusividad var´ıa como el cuadrado de la concentraci´on
lo que es acorde a los resultados encontrados para interacciones repulsivas de corto
alcance. Adem´as encontramos que el comportamiento subdifusivo es perdido cuando
se agregan bacterias en la suspensi´on, lo que permite que el proceso difusivo se
logre m´as r´apido y sea mayor en el caso de una suspensi´on mixta. La difusividad
de las bacterias disminuye a medida que se aumenta la concentraci´on de esferas y la
difusividad de las esferas aumenta a medida que se agregan bacterias en el sistema.
Por ´ultimo, en la ´ultima secci´on se presentan los resultados para el caso en que
la suspensi´on de bacterias es reemplazada como ruido ambiente en una suspensi´on
y se estudia el comportamiento de una bacteria sometida a ruido multiplicativo en
presencia de un cizalle simple oscilante. En este caso se observa que la bacteria tiende
a desplazarse preferentemente en la direcci´on de vorticidad del sistema mostrando
una variaci´on en la intensidad de este desplazamiento con la intensidad de ruido
aplicado, fen´omeno conocido como resonancia estoc´astica. PFCHA-Becas Doctora en Ciencias de la Ingeniería Mención Fluidodinámica 106p. PFCHA-Becas TERMINADA