Evaluación Comparativa del Rendimiento entre Solucionadores Incompresibles y Compresibles para Simular un Despertar Cavitante
Autores: Chen, Jian; Geng, Linlin; Jou, Esteve; Escaler, Xavier
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Evaluación Comparativa del Rendimiento entre Solucionadores Incompresibles y Compresibles para Simular un Despertar Cavitante
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Compresibilidad de fluidos
Callejón de vórtices cavitantes
Frecuencia de desprendimiento de vórtices
Solucionadores compresibles
Modelo de cavitación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para estudiar los efectos de la compresibilidad del fluido en la dinámica de un flujo de calle de vórtices en cavitación en un régimen donde la frecuencia de desprendimiento de vórtices aumenta como resultado del aumento de la cavitación, se simuló la estela en cavitación detrás de una cuña empleando tanto solucionadores incomprensibles como compresibles. Para ello, se implementó un modelo de cavitación compresible, modificando el solucionador incomprensible Zwart-Gerber-Belamri (ZGB) e incluyendo un límite de presión y condiciones de frontera absorbentes para prevenir un campo de presión no físico. Para validar el rendimiento del modelo compresible, se llevaron a cabo simulaciones preliminares en un tubo cavitante 1D de Sod y el desprendimiento de vórtices en cavitación detrás de un cuerpo circular en condiciones de flujo laminar. Los resultados de la estela en cavitación detrás de la cuña con los solucionadores incomprensibles y compresibles mostraron predicciones similares en términos de presión, frecuencia de desprendimiento de vórtices y perfiles de fracción de volumen de vapor instantáneo y promedio. A pesar de esto, se obtuvieron diferencias en el contenido de energía de las fluctuaciones de la fuerza del fluido sobre el cuerpo a frecuencias más altas, que parecen estar mejor resueltas y amplificadas cuando se considera el modelo de compresibilidad. En general, ambos solucionadores proporcionaron resultados comparables en términos de fenómenos de cavitación que están bien alineados con las observaciones experimentales.
Descripción
Para estudiar los efectos de la compresibilidad del fluido en la dinámica de un flujo de calle de vórtices en cavitación en un régimen donde la frecuencia de desprendimiento de vórtices aumenta como resultado del aumento de la cavitación, se simuló la estela en cavitación detrás de una cuña empleando tanto solucionadores incomprensibles como compresibles. Para ello, se implementó un modelo de cavitación compresible, modificando el solucionador incomprensible Zwart-Gerber-Belamri (ZGB) e incluyendo un límite de presión y condiciones de frontera absorbentes para prevenir un campo de presión no físico. Para validar el rendimiento del modelo compresible, se llevaron a cabo simulaciones preliminares en un tubo cavitante 1D de Sod y el desprendimiento de vórtices en cavitación detrás de un cuerpo circular en condiciones de flujo laminar. Los resultados de la estela en cavitación detrás de la cuña con los solucionadores incomprensibles y compresibles mostraron predicciones similares en términos de presión, frecuencia de desprendimiento de vórtices y perfiles de fracción de volumen de vapor instantáneo y promedio. A pesar de esto, se obtuvieron diferencias en el contenido de energía de las fluctuaciones de la fuerza del fluido sobre el cuerpo a frecuencias más altas, que parecen estar mejor resueltas y amplificadas cuando se considera el modelo de compresibilidad. En general, ambos solucionadores proporcionaron resultados comparables en términos de fenómenos de cavitación que están bien alineados con las observaciones experimentales.