Industrial airflows numerical simulation in ducts and devices using all-speed algorithm in structured meshes

Simulación numérica del flujo de aire industrial en conductos y dispositivos industriales usando algoritmo de velocidad todo en mallas estructuradas

Transporte, separación y secado de productos agrícolas cosechados en la naturaleza, como la caña de azúcar sin quemar y granos (soja y otros), requiere el correcto funcionamiento de dispositivos industriales, porque estarán presentes además de los productos como paja, tierra y rocas. Estos dispositivos deben ser capaces de separar los diversos componentes de la materia prima de la producción agrícola para almacenamiento y procesamiento. Estos procesos de separación son completamente entendidos y ejecutados con conocimiento detallado de los campos de flujo, que indica la intensidad y la dirección de los vectores de velocidad. Estos parámetros pueden obtenerse con el uso de un modelo numérico computacional de las ecuaciones de la mecánica de fluidos no viscosos. Para ello, pueden utilizar las ecuaciones de Euler 2-D para representar cómo se desarrolla el flujo dentro de conductos y dispositivos industriales, lo que es posible conocer el comportamiento local y global en varias partes, desde la entrada de los productos agrícolas de esta. Esto le permite comprobar la necesidad de adecuaciones constructivas problemas de escala o subvencionar la mejora del proceso de separación del producto agrícolo de forma automatizada. Aplicaciones industriales incluyen transporte, separación y secado (transferencia de calor), grano, caña de azúcar y otros productos agrícolas.

INTRODUCCIÓN

Este trabajo es una contribución basada en un código computacional desarrollado como herramienta numérica para simular flujos a bajas velocidades en configuraciones de geometría compleja. Ejemplos típicos de situaciones que pueden ser resueltas en el contexto de este trabajo incluyen flujos internos en canales y otros dispositivos industriales 1.

El objetivo principal a largo plazo es obtener la capacidad de simular con gran precisión el flujo en tales dispositivos, de modo que se pueda utilizar la simulación numérica en la optimización de geometrías complejas para reducir el uso de energía del flujo. Los códigos numéricos desarrollados para resolver problemas generales, como el de los flujos internos en geometrías complejas, se han mostrado eficaces en la predicción de los resultados físicos, antes sólo disponibles para bases experimentales como laboratorios y túneles de viento. Existe un gran interés en tener acceso a una herramienta numérica capaz de predecir el comportamiento de los flujos internos y los problemas en el área de la aerodinámica, con fines aeronáuticos o no, para la comprensión de los fenómenos y propiedades físicas del flujo que se producen en el interior de los canales y dispositivos.

Los campos de flujo específicos de interés fueron modelados mediante ecuaciones de Euler bidimensionales. Sin embargo, el enfoque del trabajo presentado aquí es el uso de la técnica de malla para múltiples bloques (de mallas) junto con un algoritmo numérico para todos los regímenes de velocidad (desde la baja velocidad hasta la velocidad supersónica) 1.