Resumen: 

I will present a new bladeless mixer inspired by the Earth’s precession, consisting of a tilted and rotating cylinder. In this system, inertial waves generated at the free surface propagate inside the fluid thanks to the Coriolis force. At certain fluid heights, they interfere constructively to create a global resonance that generates strong mixing even at small tilt angles. At high Reynolds numbers, this base flow becomes unstable through a triadic resonance, whose viscous threshold can be predicted by linear stability analysis, in excellent agreement with experiments. This setup has been used to design large-scale mixers that are as efficient as using Rushton turbines, but with a shear rate 20 times lower. This gentle mixing approach is ideal for bioreactors, where it enhances gas exchange without damaging fragile cells. Tests on microalgae show an increased growth rate compared to conventional bioreactors, paving the way for a new generation of bioreactors that could represent a major technological breakthrough in biotechnology.

Resumen: 

La reciente pandemia de la COVID-19 ha puesto de manifiesto que, como sociedad, somos vulnerables debido a todas las consecuencias que esta enfermedad ha dejado tras de sí. Para tratar de mitigar la propagación de la COVID-19, los gobiernos de todo el mundo implementaron medidas y protocolos para la prevención de contagios y mitigar los efectos de la pandemia. En particular, en en México, y otros pocos países como Reino Unido o Canadá, implementaron medidas de acceso restringido a espacios cerrados como supermercados, centros comerciales, estaciones de autobuses, etc. Esta medidas consistieron esencialmente en habilitar entradas exclusivas y salidas exclusivas de espacios cerrados como una medida para ralentizar la propagación de la COVID-19. En este trabajo examinamos la efectividad de estas medidas a través del estudio de la propagación de enfermedades infecciosas en recintos abiertos estructurados. Para este propósito hacemos uso del esquema de cadenas de Markov abiertas, formalismos que se han desarrollado recientemente. Este modelo recoge la estructura de recintos estructurados y dicho espacio físico se modela como una cadena de Markov, en la cual, los individuos pueden moverse de acuerdo con las reglas de transición entre estados, los que representan los compartimentos del recinto estructurado. Dentro de la idealización de este modelo, mostramos que los protocolos de acceso que se implementaron durante la pandemia pudieron no ser efectivos e incluso probablemente contraproducentes, lo que se puede explicar mediante un resultado en relación a los tiempos de permanencia en cadenas de Markov abiertas. Además de eso, se proveen soluciones analíticas aproximadas de campo medio, mismas que se corroboran mediante simulaciones numéricas del modelo propuesto.

Resumen: 

En esta charla presentaré resultados experimentales y numéricos sobre el impacto de gotas y chorros en superficies líquidas y sólidas con propiedades variadas (humectabilidad, microarquitectura y rugosidad). Mostraremos cómo la velocidad de impacto y la composición del fluido (viscosidad, presencia de surfactantes o emulsiones) controlan el resultado del impacto. Compararé sistemáticamente resultados de laboratorio con simulaciones numéricas que resuelven la dinámica de la interfaz y el transporte superficial. Esta comparación permite validar modelos y extrapolar a regímenes difíciles de reproducir experimentalmente, además de ofrecer intuición sobre cómo parámetros adimensionales determinan las transiciones entre diferentes resultados del impacto. Finalmente discutiré las implicaciones prácticas de la física de gotas con el diseño de sistemas de recolección de niebla.

Resumen: 

En esta charla exploraremos la intersección de tres áreas fundamentales: la simulación numérica mediante el método de Monte Carlo, la dinámica simbólica en espacios shift y la mecánica estadística de modelos en retícula. Partiremos de ejemplos paradigmáticos como los modelos de Ising, Potts y seis vértices, revisando sus transiciones de fase y el papel de las distribuciones de Gibbs. Posteriormente, mostraremos cómo algoritmos como Metropolis, Wolff y de bucles permiten simular el equilibrio en estos sistemas, comparando su eficiencia y precisión. Finalmente, se presentará un modelo topológico reciente, basado en restricciones simbólicas, que conecta con los espacios shift de tipo finito y abre nuevas posibilidades en el estudio de sistemas complejos. 

Resumen: 

In this talk a summary of key results found by the Espinoza team on active dry liquids, and more recently, active solids, will be discussed. Starting with active dry liquids, a human crowd is experimentally studied. From this, a state of dynamic emergence was experimentally observed. Moreover, the introduction of an interacting inertial active Brownian particle model was numerically seen to reproduce such  a complex state. Finally, the last branch of active matter called active elastics solids is discussed. Here using simulations, it is observed that an active elastic solid made of nonlinear hard springs stiffens with respect to a passive one. In another numerical and theoretical project, contracting forces are also seen to stiffen and soften a nonlinear one-dimensional active elastic solid. Finally, the introduction of nonreciprocal forces to this nonlinear active solid is seen (both theoretically and numerically) to generate accelerating solitons whose amplitude grows in time.