Control Pasivo del Flujo Alrededor de un Cilindro Rectangular con una Superficie Rugosa Personalizada
Autores: Aguirre-López, Mario A.; Hueyotl-Zahuantitla, Filiberto; Martínez-Vázquez, Pedro; Márquez-Urbina, José Ulises
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Control Pasivo del Flujo Alrededor de un Cilindro Rectangular con una Superficie Rugosa Personalizada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Técnicas existentes
Rugosidad
Cilindros
Perturbaciones en el flujo
Simulaciones de vórtices desprendidos retardados
DDES
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Motivados por las técnicas existentes para implementar rugosidad en cilindros para controlar las perturbaciones del flujo, realizamos simulaciones de vórtices desprendidos retrasados (DDES) a Re = 6x10^6 que generaron un flujo turbulento inestable alrededor de un cilindro rectangular con una superficie arrugada controlada y una relación de aspecto de 1:4. Se llevó a cabo un estudio sistemático del efecto de la rugosidad implementando diferentes configuraciones de surcos y protuberancias espaciados uniformemente en la superficie superior del cilindro. Nuestros resultados sugieren que las geometrías de los surcos reducen la disipación de energía a tasas más altas que el caso de referencia liso, mientras que los cilindros con protuberancias producen presiones relativas caracterizadas por un patrón de sierra a lo largo de la parte media-superior del cilindro. Además, los cilindros con protuberancias triangulares aumentan las fuerzas de arrastre y sustentación medias en hasta un 8% y 0.08 unidades, respectivamente, mientras que las protuberancias circulares aumentan la vorticidad y las perturbaciones de presión en la superficie arrugada. Todos estos efectos impactan la disipación de energía, la vorticidad, los coeficientes de presión y la velocidad del flujo a lo largo de la superficie arrugada. Tanto los cilindros fabricados en superficie como las técnicas de visualización propuestas podrían replicarse en una variedad de desarrollos de ingeniería que involucren la caracterización del flujo en presencia de rugosidad.
Descripción
Motivados por las técnicas existentes para implementar rugosidad en cilindros para controlar las perturbaciones del flujo, realizamos simulaciones de vórtices desprendidos retrasados (DDES) a Re = 6x10^6 que generaron un flujo turbulento inestable alrededor de un cilindro rectangular con una superficie arrugada controlada y una relación de aspecto de 1:4. Se llevó a cabo un estudio sistemático del efecto de la rugosidad implementando diferentes configuraciones de surcos y protuberancias espaciados uniformemente en la superficie superior del cilindro. Nuestros resultados sugieren que las geometrías de los surcos reducen la disipación de energía a tasas más altas que el caso de referencia liso, mientras que los cilindros con protuberancias producen presiones relativas caracterizadas por un patrón de sierra a lo largo de la parte media-superior del cilindro. Además, los cilindros con protuberancias triangulares aumentan las fuerzas de arrastre y sustentación medias en hasta un 8% y 0.08 unidades, respectivamente, mientras que las protuberancias circulares aumentan la vorticidad y las perturbaciones de presión en la superficie arrugada. Todos estos efectos impactan la disipación de energía, la vorticidad, los coeficientes de presión y la velocidad del flujo a lo largo de la superficie arrugada. Tanto los cilindros fabricados en superficie como las técnicas de visualización propuestas podrían replicarse en una variedad de desarrollos de ingeniería que involucren la caracterización del flujo en presencia de rugosidad.