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Coeficiente de Pérdida Menor para Cambios Abruptos de Sección en una Tubería Cilíndrica Usando un Enfoque Numérico

Autores: González, José; Meana-Fernández, Andrés; Pérez, Iván Vallejo; Oro, Jesús M. Fernández

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Coeficiente de Pérdida Menor para Cambios Abruptos de Sección en una Tubería Cilíndrica Usando un Enfoque Numérico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Flujo
Conductos cilíndricos
Simulación numérica
Cambios de sección
Cálculo de pérdidas menores
Datos experimentales

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los cambios abruptos de sección son un problema clásico en el estudio del flujo en ductos o tuberías cilíndricas. Para su análisis, existe un amplio conjunto de datos de estudios previos, entre los cuales destacan algunos autores que serán mencionados. Estos trabajos anteriores se han utilizado para obtener resultados fiables en la resolución de cambios de sección a lo largo de una tubería, ya sea debido a aumentos o reducciones del área transversal en una base unidimensional. También se sabe que una simulación numérica 2D axisimétrica (CFD) podría encontrar un resultado consistente en comparación con datos experimentales en casi todos los campos de flujo de fluidos. La principal novedad del presente estudio es el desarrollo de un enfoque numérico simple utilizado para resolver el cálculo de pérdidas menores. En primer lugar, se desarrolla un análisis teórico, y luego se presentan los resultados de las simulaciones numéricas realizadas sobre el comportamiento que afecta la tasa de flujo de agua y aire en un cambio abrupto de sección, tanto para problemas de contracción como de expansión. En ambos casos, los resultados se analizan con diferentes mallas (discretizaciones) y modelos de turbulencia. Finalmente, los resultados numéricos obtenidos se comparan con los de la literatura técnica. Además, se presenta un enfoque teórico con el fin de mostrar un marco completo de la discusión. Los resultados clave son la evolución del coeficiente de pérdida en función del cambio de sección tanto para la contracción súbita como para la expansión del flujo en una tubería. Dado que los resultados siguen los valores experimentales existentes, se concluye que el modelo desarrollado proporciona una herramienta de diseño viable y rápida para analizar posibles cambios geométricos sin necesidad de realizar más experimentos.

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