Modelos de turbulencia: RANS y LES
Dinámica de fluidos computacional. Segunda entrega
- Video:Módulo 09, lección 02. Modelos de simulación RANS y promediados por Reynolds
- Fuente:Canal nptelhrd / YouTube
A computational fluid dynamics investigation of turbulent swirling burners
Una investigación de dinámica de fluidos computacional de quemadores de flujo turbulento
Este documento presenta cálculos numéricos pormenorizados de las ecuaciones tridimensionales de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (URANS) para simular flujo isotermo y monofásico en geometrías reales de quemadores de giro inducido o de flujo turbulento (swirling burners) a números de Reynolds elevados. Las simulaciones se ejecutaron con dos modelos de turbulencia diferentes, a saber, el modelo k-∊ estándar y el modelo de esfuerzos de Reynolds (RSM). El método numérico se validó con referencia a la convergencia, a la densidad de malla y a la influencia de la posición del campo lejano.
Los resultados describen un flujo que es en cualquier caso periódico o falso-periódico, y expone de manera convincente las siguientes características temporales: rompimiento de vórtice del tipo burbuja y espiral y el movimiento de precesión de núcleo de vórtice. Algunas de las simulaciones se validaron mediante la comparación con sus respectivos experimentos. Se obtuvo una buena concordancia entre los datos experimentales y el flujo medio y los picos de frecuencia de la densidad de potencia espectral de las fluctuaciones de presión.
Esta tesis doctoral fue preparada por Juan Antonio Ramírez Vázquez para obtener su título en el Instituto Universitario de Investigación Mixto CIRCE de la Universidad de Zaragoza (Zaragoza, España, 2012). Se encuentra alojada en el portal de Zaguán, repositorio digital de la Universidad de Zaragoza que tiene como propósito almacenar y difundir la producción académica y científica de esta institución española. Correo de contacto del repositorio: [email protected].
Aplicación de un modelo turbulento bidimensional para la simulación de flujo a superficie libre en un canal horizontal
Application of a two-dimensional turbulence model to free surface flow simulation in an horizontal channel
En esta investigación se implementó un código escrito en OpenFOAM. Se seleccionó el modelo de las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas en el tiempo (RANS) y el modelo estándar k-∊ para estimar las profundidades de lámina de agua obtenidas en ocho ensayos experimentales de flujo turbulento realizados en el canal horizontal del Laboratorio de Hidráulica de la Universidad Nacional de Colombia (Bogotá, Colombia), con obstáculo en el fondo, número de Reynolds superiores a 2,5 x 104 y números de Froude menores a la unidad aguas arriba de la compuerta del canal.
Los resultados experimentales se utilizaron para evaluar el nivel de desempeño del modelo numérico mediante dos criterios: el coeficiente de eficiencia de Nash- Sutcliffe (NSE) y la relación entre la raíz del error medio cuadrático y la desviación estándar de las observaciones (RSR). En siete ensayos se obtuvieron valores superiores a 0,50 para el coeficiente de NSE e inferiores a 0,70 para la RSR; en otras palabras, un nivel de desempeño del modelo entre satisfactorio y muy bueno. Para el ensayo restante se obtuvo un desempeño del modelo muy bajo (NSE = 0,09 y RSE = 0,96).
Esta tesis de maestría fue preparada por Alexander Villamizar Hernández para obtener su título en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Colombia (Bogotá, Colombia, 2014). Se encuentra alojada en el Repositorio Institucional UN, sitio de acceso abierto de la Universidad Nacional de Colombia en el cual se administran, preservan y difunden todas las obras monográficas que la Institución ha producido a través de su historia, incluyendo libros, tesis y trabajos de grado, trabajos docentes, entre otros. Correo de contacto del repositorio: [email protected].
