Análisis de Sensibilidad de Malla de Modelos Ejesimétricos para Flujos Transitorios Suaves-Turbulentos
Autores: Ferreira, Pedro Leite; Covas, Dídia Isabel Cameira
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis de Sensibilidad de Malla de Modelos Ejesimétricos para Flujos Transitorios Suaves-Turbulentos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Evaluación
Malla radial
Transitorios hidráulicos
Sistema de tuberías
Razón geométrica común
Esfuerzo computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
El presente documento se centra en la evaluación de la influencia de la malla radial en la descripción del evento transitorio obtenido por un modelo axisimétrico. El objetivo es reducir el esfuerzo computacional mientras se calculan con precisión los transitorios hidráulicos en tuberías presurizadas de flujo suave-turbulento. El sistema de tuberías analizado tiene una configuración de reservorio-tubería-válvula con un diámetro interno de 0.02 m y una longitud total de 14.96 m, siendo el caudal inicial igual a 120 x 10-3 L/s (Re = 7638). Se lleva a cabo un extenso estudio con 80 mallas de secuencia geométrica variando el número total de cilindros, la razón geométrica común y la discretización axial de la tubería. Se destaca el beneficio de aumentar la razón geométrica común. Se presenta una comparación detallada entre dos mallas, en la que la mejor malla (es decir, la que tiene el menor esfuerzo computacional) tiene un valor tres veces mayor de la razón geométrica común. Las dos mallas muestran pequeñas diferencias para el cierre instantáneo de la válvula, limitadas a un intervalo de tiempo inmediatamente después de la llegada de la ola de presión y solo durante la primera onda de presión. La caracterización dinámica del fenómeno transitorio demuestra la consistencia profunda entre los resultados del modelo y el fenómeno de los transitorios hidráulicos en términos de la altura piezométrica, el esfuerzo cortante en la pared y la historia temporal de la velocidad media, en comparación con los resultados obtenidos con los perfiles de esfuerzo cortante, velocidad lateral y velocidad axial.
Descripción
El presente documento se centra en la evaluación de la influencia de la malla radial en la descripción del evento transitorio obtenido por un modelo axisimétrico. El objetivo es reducir el esfuerzo computacional mientras se calculan con precisión los transitorios hidráulicos en tuberías presurizadas de flujo suave-turbulento. El sistema de tuberías analizado tiene una configuración de reservorio-tubería-válvula con un diámetro interno de 0.02 m y una longitud total de 14.96 m, siendo el caudal inicial igual a 120 x 10-3 L/s (Re = 7638). Se lleva a cabo un extenso estudio con 80 mallas de secuencia geométrica variando el número total de cilindros, la razón geométrica común y la discretización axial de la tubería. Se destaca el beneficio de aumentar la razón geométrica común. Se presenta una comparación detallada entre dos mallas, en la que la mejor malla (es decir, la que tiene el menor esfuerzo computacional) tiene un valor tres veces mayor de la razón geométrica común. Las dos mallas muestran pequeñas diferencias para el cierre instantáneo de la válvula, limitadas a un intervalo de tiempo inmediatamente después de la llegada de la ola de presión y solo durante la primera onda de presión. La caracterización dinámica del fenómeno transitorio demuestra la consistencia profunda entre los resultados del modelo y el fenómeno de los transitorios hidráulicos en términos de la altura piezométrica, el esfuerzo cortante en la pared y la historia temporal de la velocidad media, en comparación con los resultados obtenidos con los perfiles de esfuerzo cortante, velocidad lateral y velocidad axial.