Turbulence transition in pulsating pipe flow: shear-thinning effects

Abstract

In the last years the major cause of death worldwide has turned out to be because of cardiovascular diseases; for instance, owing to the presence of blood turbulence in our vessels. The problem has already been addressed from simplified points of view that ignore many blood characteristics; consequently, one of the main goals of this project is to take into account the blood shear-thinning effects in an infinite cylindrical pipe and study turbulence transition in such scenario. With this aim, the first thing to do is a non-Newtonian viscosity models research in order to find the best one to model blood behaviour. After this, an exhaustive base flow study is carried out, for steady and unsteady scenarios, so that finally the Transient Growth Analysis (TGA) provides us with the most dangerous perturbation that could trigger turbulence transition more easily in our veins.

Durante los últimos años se ha detectado que la mayor causa de mortalidad en todo el mundo se debe a enfermedades cardiovasculares; por ejemplo, debido a la presencia de turbulencia en nuestras venas. El problema ya se ha encarado desde puntos de vista simplificados que ignoran muchas de las características de la sangre; consecuentemente, uno de los principales objetivos de este proyecto es tener en cuenta los efectos "shear-thinning" de la sangre en una tubería cilíndrica e infinita para estudiar la transición a turbulencia. Con este objetivo, lo primero que hay que hacer es búsqueda de modelos que describan la viscosidad de fluidos no-Newtonianos a fin de encontrar el que mejor funciona para modelar el comportamiento de la sangre. Seguidamente, se lleva a cabo un estudio exhaustivo del flujo básico, para los casos estable e inestable; finalmente el Transient Growth Analysis (TGA) nos proporciona cuál es la perturbación más peligrosa que puede desencadenar transición a turbulencia más fácilmente en nuestras venas.

Durant els últims anys s'ha detectat que la major causa de mortalitat a tot el món és degut a malalties cardiovasculars; per exemple, degut a la presència de turbulència a les nostres venes. El problema ja s’ha encarat des de punts de vista simplificats que ignoren moltes de les característiques de la sang; conseqüentment, un dels principals objectius d’aquest projecte és tenir en compte els efectes ‘shear-thinning’ de la sang en una canonada cilíndrica i infinita per tal d’estudiar la transició a turbulència. Amb aquest objectiu, el primer que s’ha de fer és recerca de models que descriguin la viscositat de fluids no-Newtonians per tal de trobar el que millor funciona per modelar el comportament de la sang. Seguidament, es duu a terme un estudi exhaustiu del flux bàsic, pels casos estable i inestable, tal que finalment el Transient Growth Analysis (TGA) ens proporciona quina és la pertorbació més perillosa que pot desencadenar transició a turbulència més fàcilment a les nostres venes.