Abstract: This research dealt with an experimental study of the interaction between fluid and structure of a submerged buoy with free surface in vegetable oil. The assembly consisted of a wooden sphere submerged inside a tank of square section, this sphere was abode by different oscillation conditions and its movements were generated by a vibrating table. The main objective of this study was to determine the dynamic behavior of the submerged sphere, for this purpose a capture of image through a high-speed camera was used; in this way, the position of an object in each frame was obtained. In addition, the study of the free surface evolution, with and without the object, wase developed; the results showed varying amplitude values and imposed frequency, for a single filling height. For an imposed amplitude of 0.2 cm there were no difficulties regarding the registration through ultrasonic sensors; nevertheless, as the amplitude value increased, wave heights with high slopes and three-dimensional movements were recorded; this fact complicated the study. Subsequently, the effect of the buoy in the free surface was studied, it was observed that the greater the amplitude and the movement frequency, the greater the wave amplitude with the presence of the sphere. Finally, in the dynamic characterization of the system, flat movements were registered in most cases.

Resumen: En el presente trabajo se estudia experimentalmente la interacción fluido-estructura de una boya sumergida con superficie libre en aceite vegetal. El montaje realizado consiste en una esfera de madera sumergida dentro de un tanque de sección cuadrada, sometido a diferentes condiciones de oscilación y cuyos movimientos son generados mediante una mesa vibratoria. El objetivo principal del trabajo es determinar el comportamiento dinámico de la esfera sumergida, para lo cual se utiliza la captura de imagen a través de una cámara de alta velocidad, con la cual se obtiene la posición de un objeto en cada fotograma. Además, se realiza el estudio de la evolución de la superficie libre con y sin objeto, en donde se varían valores de amplitud y frecuencia impuesta, para una única altura de llenado. Para una amplitud impuesta de 0.2 cm no hubo dificultades en cuanto al registro mediante sensores ultrasónicos, sin embargo, a medida que aumenta el valor de la amplitud se registran alturas de ola con altas pendientes y movimientos tridimensionales, lo cual dificultó su estudio. Posteriormente se realiza el estudio del efecto de la boya en la superficie libre, en donde se observa que a mayor amplitud y frecuencia de movimiento impuesto la amplitud de ola es mayor con presencia de la esfera. Por último, en la caracterización dinámica del sistema se registran movimientos planos en la mayoría de los casos.

Abstract Experiments and modeling aimed at assessing the mechanical response of latex balloons in the inflation test are presented. To this end, the hyperelastic Yeoh material model is firstly characterized via tensile test and, then, used to numerically simulate via finite elements the stress-strain evolution during the inflation test. The numerical pressure-displacement curves are validated with those obtained experimentally. Moreover, this analysis is extended to a biomedical problem of an eyeball under glaucoma conditions.

In this paper we present an experimental study of a three dimensional physical model of a three-floor structure subjected to forced vibrations by imposing displacements in its support. The aim of this work is to analyze the behavior of the building when a dynamic vibration absorber (DVA) is acting. An analytic simplified analysis and a numerical study are developed to obtain the natural frequencies of the structure. Experiments are carried out in a vibrating table. The frequency range to be experimentally analyzed is determined by the first natural frequency of the structure for which the DVA damping effects are verified. The equipment capabilities, i.e. the frequencies, amplitudes and admissible load, limit the analyses. Nevertheless, satisfactory results are obtained for the study of the first mode of vibration. The effect of different amplitudes of the imposed support motion is also analyzed. In addition, the damping effect of the DVA device is evaluated upon varying its mass and its location in the structure. The characteristic curves in the frequency domain are obtained computing the Fast Fourier Transformation (FFT) of the acceleration history registered with piezoelectric accelerometers at different checkpoints for the cases analyzed.

This work presents the numerical simulation of the melting process of a particle injected in a plasma jet. The plasma process is nowadays applied to produce thin coatings on metal mechanical components with the aim of improving the surface resistance to different phenomena such as corrosion, temperature or wear. In this work we studied the heat transfer including phase-change of a bi-layer particle composed of a metallic iron core coated with ceramic alumina, inside a plasma jet. The model accounted for the environmental conditions along the particle path. The numerical simulation of this problem was performed via a temperature-based phase-change finite element formulation. The results obtained with this methodology satisfactorily described the melting process of the particle. Particularly, the results of the present work illustrate the phase change evolution in a bi-layer particle during its motion in the plasma jet. Moreover, the numerical trends agreed with those previously reported in the literature and computed with a finite volume enthalpy based formulation.

Este trabajo presenta la simulación numérica de la fusión de una partícula inyectada en un jet de plasma. Este proceso es hoy en día aplicado para producir capas o recubrimientos delgados sobre componentes mecánicos metálicos, con el objetivo de mejorar su resistencia superficial frente a diferentes fenómenos tales como corrosión, temperatura y desgaste. En este trabajo se estudió la transferencia de calor incluyendo cambio de fase, de una partícula bimaterial compuesta por un centro metálico de hierro recubierto por una capa protectora de alúmina cerámica, dentro de un jet de plasma. El modelo numérico tomó en cuenta las condiciones ambientales a lo largo de toda su trayectoria en el jet. La simulación numérica de este problema fue realizada mediante una formulación de elementos finitos con cambio de fase que retiene como variable única la temperatura. Los resultados obtenidos mediante esta metodología describieron satisfactoriamente el proceso de fusión de la partícula. En particular, se describe la evolución del cambio de fase de la partícula bimaterial considerando el efecto producido por su movimiento en el ambiente gaseoso. Además, los resultados numéricos presentan concordancia con los presentados en la literatura utilizando una formulación de volúmenes finitos basada en la entalpía.

The simulation of the collapse of a liquid column problem is presented in this work. The numerical analysis is done using a finite volume technique, where the well-known VOF technique is applied to describe the free surface motion. The adopted mathematical model is given by the Navier-Stokes equations for incompressible flows. These equations are solved in the whole domain occupied by both fluids (liquid and air) together with the interface motion equation. The study focuses on the analysis of two liquids with different viscosities. The response is assessed by considering various spatial discretizations when a turbulent model is applied. The computed numerical results are compared with those obtained using a fixed-mesh finite element technique and with experimental measurements reported in the literature.

En este trabajo se presenta la simulación numérica del problema del derrame de una columna de líquido. El análisis numérico se realiza utilizando el método de volúmenes finitos y la técnica conocida como VOF para el seguimiento de la superficie interfaz. Se asume que el problema puede ser descrito por las ecuaciones de cantidad de movimiento y continuidad para un fluido incompresible. Dichas ecuaciones se resuelven tanto para el fluido como para el aire en todo el dominio de análisis en conjunto con la ecuación que describe el movimiento de la interfaz. Se estudia el comportamiento de dos fluidos de diferente viscosidad. Se evalúa la respuesta frente a cambios en la discretización espacial y la incidencia en los resultados cuando se utiliza un modelo turbulento para la descripción del flujo. Los resultados obtenidos para la posición de la superficie libre se comparan con las predicciones calculadas con una formulación de elementos finitos de malla fija y, además, con mediciones experimentales reportadas en la literatura.