Una revisión de los avances recientes en mecánica de fluidos y sus aplicaciones

Autores/as

Palabras clave:

Mecánica de Fluidos, Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), Flujos Multifásicos, Nanofluidos

Resumen

La mecánica de fluidos, disciplina esencial en ingeniería y ciencias físicas, estudia el comportamiento de líquidos y gases en reposo y movimiento. Este trabajo realiza una revisión sistemática de los avances más significativos en el campo (2020-2025), con el objetivo de sintetizar las contribuciones recientes y tendencias emergentes. La metodología se basó en el análisis crítico de artículos científicos indexados en Scopus, ScienceDirect, PubMed y Scielo, priorizando investigaciones sobre modelado numérico, aplicaciones innovadoras y desarrollo teórico. Los resultados destacan el rol pivotal de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) en la simulación de fenómenos complejos, como turbulencia, flujos no newtonianos e interacciones multifásicas, así como su integración con técnicas de aprendizaje automático para optimizar predicciones. Entre las aplicaciones más relevantes figuran avances en ingeniería biomédica (flujos sanguíneos, dispositivos médicos), energía sostenible (nanofluidos para eficiencia térmica), gestión ambiental (modelado de contaminantes) y procesos industriales (optimización de sistemas de flujo). Además, se identificó el crecimiento de enfoques multidisciplinarios que combinan mecánica de fluidos con ciencia de materiales e inteligencia artificial. El estudio concluye que el campo mantiene un dinamismo notable, impulsado por la demanda de soluciones a desafíos globales en sectores como salud, energía y medioambiente. Esta revisión refuerza la relevancia de la mecánica de fluidos como área transversal y su potencial para seguir transformando tecnologías críticas en las próximas décadas.

Referencias

1. Akhtar, S., Hussain, Z., Nadeem, S., Najjar, I. M. R., & Sadoun, A. M. (2023a). CFD analysis on blood flow inside a symmetric stenosed artery: Physiology of a coronary artery disease. Science Progress, 106(2). https://doi.org/10.1177/00368504231180092

2. Akhtar, S., Hussain, Z., Nadeem, S., Najjar, I. M. R., & Sadoun, A. M. (2023b). CFD analysis on blood flow inside a symmetric stenosed artery: Physiology of a coronary artery disease. Science Progress, 106(2). https://doi.org/10.1177/00368504231180092

3. Anderson, J. D. . (1995). Computational fluid dynamics : the basics with applications. McGraw-Hill.

4. Cengel, Y. A., & Cimbala, J. M. (n.d.). Fluid Mechanics (4th ed.). Mc Graw Hills.

5. Chhabra, R. P. (2010). Non-Newtonian Fluids: An Introduction. In Rheology of Complex Fluids (pp. 3–34). Springer New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-6494-6_1

6. Duan, J. G., Yu, C., & Ding, Y. (2023). Numerical Simulation of Sediment Transport in Unsteady Open Channel Flow. Water, 15(14), 2576. https://doi.org/10.3390/w15142576

7. García-Gutiérrez, A., Gonzalo, J., López, D., & Delgado, A. (2022). Advances in CFD Modeling of Urban Wind Applied to Aerial Mobility. Fluids, 7(7), 246. https://doi.org/10.3390/fluids7070246

8. Goyal, M. (2023). Thermophysical Properties and Heat Transfer Performance in Nanofluids: A Comprehensive Review and CFD Analysis. International Journal for Research in Applied Science and Engineering Technology, 11(5), 4398–4420. https://doi.org/10.22214/ijraset.2023.52652

9. Kundu, P. K., Cohen, I. M., Dowling, D. R., & Capecelatro, J. (2024). Mecánica de Fluidos (7th ed.). Academic Press.

10. Liang, F., Wang, W., Zhu, S., Hu, Y., Zhao, Z., Tan, Y., Yu, G., Hou, J., & Li, J. (2025). Nanofluids application in enhanced oil recovery process-opportunities and challenges. Arabian Journal of Chemistry, 18(1), 106053. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2024.106053

11. Lynch, S., Nama, N., & Figueroa, C. A. (2022). Effects of non-Newtonian viscosity on arterial and venous flow and transport. Scientific Reports, 12(1), 20568. https://doi.org/10.1038/s41598-022-19867-1

12. Michaelides, E., Crowe, C. T., & Schwarzkopf, J. D. (2016). Multiphase Flow Handbook. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781315371924

13. Moukalled, F., Mangani, L., & Darwish, M. (2016). The Finite Volume Method in Computational Fluid Dynamics (Vol. 113). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16874-6

14. Munson, B. R., Okiishi, T. H., Huebsch, W. W., & Rothmayer, A. P. (2013). Fundamentals of Fluid Mechanics (7th ed.). Wiley.

15. Paris, M., Dubois, F., Bosc, S., & Devillers, P. (2023). Integrating Wind Flow Analysis in Early Urban Design: Guidelines for Practitioners. Journal of Contemporary Urban Affairs, 7(2), 194–211. https://doi.org/10.25034/ijcua.2023.v7n2-12

16. Pope, S. B. (2000). Turbulent Flows. https://elmoukrie.com/wp-content/uploads/2022/04/pope-s.b.-turbulent-flows-cambridge-university-press-2000.pdf

17. Ptasinski, P. K., Nieuwstadt, F. T. M., van den Brule, B. H. A. A., & Hulsen, M. A. (2001). Experimentos en flujo turbulento en tuberías con aditivos poliméricos con máxima reducción de arrastre. Flow, Turbulence and Combustion, 66(2), 159–182. https://doi.org/10.1023/A:1017985826227

18. Rojas, F. J., Anicama, V., Cruz, C. D. La, & Cataño, M. (2023). Análisis del uso de dinámica de fluidos computacional (CFD) para la implementación de un dispositivo con chorro de aire para la selección de papa amarilla Tumbay. Información Tecnológica, 34(2), 31–42. https://doi.org/10.4067/s0718-07642023000200031

19. Rudniak, L., Machniewski, P. M., Milewska, A., & Molga, E. (2004). CFD modelling of stirred tank chemical reactors: homogeneous and heterogeneous reaction systems. Chemical Engineering Science, 59(22–23), 5233–5239. https://doi.org/10.1016/j.ces.2004.09.014

20. Shaheed, R., Mohammadian, A., & Yan, X. (2022). Numerical Simulation of Turbulent Flow in Bends and Confluences Considering Free Surface Changes Using the Volume of Fluid Method. Water, 14(8), 1307. https://doi.org/10.3390/w14081307

21. Silva-Yumi, J., Moreno Romero, T., & Chango Lescano, G. (2021). Nanofluids, Synthesis and Stability - Brief Review. ESPOCH Congresses: The Ecuadorian Journal of S.T.E.A.M. https://doi.org/10.18502/espoch.v1i2.9520

22. Soto-Arteaga, C. E., Gutiérrez-López, E. D., Esqueda-Barrón, Y., & Díaz de León, J. N. (2023). Breve revisión sobre la síntesis de los nanomateriales más usados como soportes y catalizadores en diversas aplicaciones. Mundo Nano. Revista Interdisciplinaria En Nanociencias y Nanotecnología, 16(31), 1e–24e. https://doi.org/10.22201/ceiich.24485691e.2023.31.69777

23. Valdivia-Silva, J., Pérez-Tulich, L., Flores-Olazo, L., Málaga-Julca, M., Ubidia, A., Fleschman, A., & Guio, H. (2020). Desarrollo de un sistema microfluidico (lab-on-achip) accesible y de bajo costo para detección de células tumorales circulantes de cáncer de mama. ACTA MEDICA PERUANA, 37(1). https://doi.org/10.35663/amp.2020.371.967

24. Versteeg, H. K., & Malalasekera, W. (2007). An Introduction to Computational Fluid Dynamics Second Edition. www.pearsoned.co.uk/versteeg

25. Vlachopoulos, J., & Polychronopoulos, N. D. (2019). RHEOLOGY AND TECHNOLOGY OF POLYMER EXTRUSION First Edition. www.polydynamics.com

26. Wajihah, S. A., & Sankar, D. S. (2023). A review on non-Newtonian fluid models for multi-layered blood rheology in constricted arteries. Archive of Applied Mechanics, 93(5), 1771–1796. https://doi.org/10.1007/s00419-023-02368-6

27. White, F. M., & Xue, H. (2022). Fluid Mechanics (9th ed.). Mc Graw Hills.

28. Yang, X., Xi, T., Qin, Y., Zhang, H., & Wang, Y. (2024). Computational Fluid Dynamics–Discrete Phase Method Simulations in Process Engineering: A Review of Recent Progress. Applied Sciences, 14(9), 3856. https://doi.org/10.3390/app14093856

29. Campoverde León, J. A., Espinoza Loja, N. E., Gómez Ortega, D. B., León Cueva, W. P., & Sigsig Cabrera, D. J. (2024). Efecto de la humidificación en la exportación de banano. Código Científico Revista de Investigación, 5(1), 551–560. https://doi.org/10.55813/gaea/ccri/v5/n1/396

Descargas

Publicado

2025-05-20

Cómo citar

Marca Laime, M. P., Matamoros Chuchuca, S. L., Rogel Merchan, N. J., Wilson Patricio, L. C., & San Martin Torres, D. M. (2025). Una revisión de los avances recientes en mecánica de fluidos y sus aplicaciones. Sapiens Evolucion Cientifica , 3(1), e-31003. https://sapiensjournal.org/index.php/sec/article/view/40