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Con este artículo se desea dar una breve introducción al mundo de CFD, mostrando las ecuaciones principales en cuanto al manejo de la dinámica de los fluidos, las principales formas de solución de los sistemas formados y algunas ilustraciones que pueden mostrar las interesantes aplicaciones en ingeniería. Se desarrolla un ejemplo sencillo de solución para una ecuación diferencial parcial por el método de diferencias finitas. Y se citan los resultados obtenidos por J. S. Jayakumar [7] en sus estudios para un intercambiador helicoidal con CFD para poder visualizar alguna de tantas aplicaciones de CFD.
Antes de contestar la pregunta de que es CFD, es necesario recordar cuales son los tres principios básicos que rigen a los fluidos: La conservación de la masa, la segunda ley de newton (F = m a) y la conservación de la energía. Estos principios se representan matemáticamente por medio de ecuaciones, generalmente ecuaciones diferenciales parciales (EDP).
Para obtener una descripción completa del campo de un fluido es necesario representar por medio de unas ecuaciones las leyes que rigen los fluidos tomando en cuenta el avance de estos en el espacio y/o tiempo. Sin embargo algunos problemas de flujo de fluidos se pueden simplificar y no es necesario tener en cuenta en su solución el espacio y/o tiempo.
La solución a todos estos problemas requieren de métodos numéricos, y CFD es el conjunto de estos métodos que han sido desarrollados para la solución de estos problemas. Para la solución de dichos métodos se requieren computadores de alta velocidad, y el avance de CFD se ve influenciado en gran medida del desarrollo de hardwares de alta velocidad, debido a que la solución a estos problemas requiere del manejo de cantidades enormes de números.
Algunos métodos de solución a estos problemas son los métodos de diferencias finitas y volumen finito. Para la solución de algunos problemas también es necesario utilizar métodos de discretización. Y en general la descripción de dichas leyes se representan en ecuaciones elípticas o parabólicas.
En sí podríamos resumir CFD como la sistematización de métodos numéricos para la solución de las ecuaciones que rigen la dinámica de los fluidos alrededor de un objeto teniendo en cuenta que en la interacción del fluido con estos objetos ocurren fenómenos como la disipación, difusión, convección, ondas de choque, las superficies de deslizamiento, capas límite, y turbulencia.
La aplicación de CFD es diversa, algunos de los campos en donde se aplica son: Mecánica de fluidos, transferencia de calor, aerodinámica espacial (vehículos espaciales), aerodinámica de vehículos terrestres, dinámica de vehículos navales y otras más.
Esta es una versión de prueba de citación de documentos de la Biblioteca Virtual Pro. Puede contener errores. Lo invitamos a consultar los manuales de citación de las respectivas fuentes.
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