Algoritmos numéricos para aplicaciones de velocidad libre de divergencia
Autores: Barbi, Giacomo; Cervone, Antonio; Manservisi, Sandro
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Algoritmos numéricos para aplicaciones de velocidad libre de divergencia
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Elemento finito
Ecuaciones de Navier-Stokes
Flujos incompresibles
Raviart-Thomas
Método de proyección
Flujo multifásico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo se centra en el conocido problema de conservación de masa en el contexto de la técnica de elementos finitos para simulaciones computacionales de dinámica de fluidos. Específicamente, se investigan familias de elementos finitos no convencionales para resolver ecuaciones de Navier-Stokes y abordar la restricción matemática de flujos incompresibles. Se emplean elementos finitos de Raviart-Thomas para lograr una velocidad de divergencia libre discreta. En particular, el algoritmo propuesto proyecta el campo de velocidad en el espacio de divergencia libre discreta utilizando el elemento de Raviart-Thomas de menor orden. Esta descomposición se aplica en el contexto del método de proyección, un algoritmo numérico utilizado para resolver ecuaciones de Navier-Stokes. Ejemplos numéricos validan la efectividad del enfoque, considerando diferentes tipos de mallas computacionales. Además, el artículo presentado aborda un problema de advección de interfaz utilizando aproximación de marcadores en el contexto de simulaciones de flujo multifásico. Se presentan pruebas numéricas, equipadas con un campo de velocidad analítico para la advección de superficie, para comparar la interpolación de velocidad libre de divergencia exacta y no exacta.
Descripción
Este trabajo se centra en el conocido problema de conservación de masa en el contexto de la técnica de elementos finitos para simulaciones computacionales de dinámica de fluidos. Específicamente, se investigan familias de elementos finitos no convencionales para resolver ecuaciones de Navier-Stokes y abordar la restricción matemática de flujos incompresibles. Se emplean elementos finitos de Raviart-Thomas para lograr una velocidad de divergencia libre discreta. En particular, el algoritmo propuesto proyecta el campo de velocidad en el espacio de divergencia libre discreta utilizando el elemento de Raviart-Thomas de menor orden. Esta descomposición se aplica en el contexto del método de proyección, un algoritmo numérico utilizado para resolver ecuaciones de Navier-Stokes. Ejemplos numéricos validan la efectividad del enfoque, considerando diferentes tipos de mallas computacionales. Además, el artículo presentado aborda un problema de advección de interfaz utilizando aproximación de marcadores en el contexto de simulaciones de flujo multifásico. Se presentan pruebas numéricas, equipadas con un campo de velocidad analítico para la advección de superficie, para comparar la interpolación de velocidad libre de divergencia exacta y no exacta.