Enfoque de dinámica de fluidos computacional para flujos convectivos oscilantes e interactivos
Autores: Gergely, Attila; Néda, Zoltán
Idioma: Inglés
Editor: Andrew Rees
Año: 2022
Acceso abierto
Enfoque de dinámica de fluidos computacional para flujos convectivos oscilantes e interactivos
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Consultas: 6
Citaciones: Ingeniería mecánica aplicada: Diseño, manufactura y simulación
Esta investigación emplea un enfoque de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para estudiar la oscilación y el comportamiento colectivo de flujos convectivos, utilizando el paquete FEniCS para resolver las ecuaciones acopladas de Navier-Stokes y difusión de calor. El estudio simula la dinámica de columnas de fluido calentadas en un campo gravitatorio mediante una geometría 2D simplificada. Para flujos individuales, se determinó que la frecuencia de oscilación aumenta de forma lineal con la tasa de flujo y disminuye siguiendo una ley de potencia al incrementar el diámetro de la boquilla, lo cual valida resultados experimentales previos realizados con helio. Respecto al comportamiento colectivo de dos flujos cercanos, la investigación identificó una sincronización en contrafase y una tendencia decreciente de la frecuencia de oscilación común a medida que aumenta la distancia de separación entre los chorros. Estos hallazgos son consistentes con experimentos en columnas de gas y llamas de difusión, sugiriendo que el fenómeno es universal y se manifiesta en diversas escalas de longitud. El modelado exitoso de la sincronización demuestra que los procesos hidrodinámicos son suficientes para explicar estos comportamientos complejos en sistemas oscilatorios interactuantes.
Esta investigación emplea un enfoque de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para estudiar la oscilación y el comportamiento colectivo de flujos convectivos, utilizando el paquete FEniCS para resolver las ecuaciones acopladas de Navier-Stokes y difusión de calor. El estudio simula la dinámica de columnas de fluido calentadas en un campo gravitatorio mediante una geometría 2D simplificada. Para flujos individuales, se determinó que la frecuencia de oscilación aumenta de forma lineal con la tasa de flujo y disminuye siguiendo una ley de potencia al incrementar el diámetro de la boquilla, lo cual valida resultados experimentales previos realizados con helio. Respecto al comportamiento colectivo de dos flujos cercanos, la investigación identificó una sincronización en contrafase y una tendencia decreciente de la frecuencia de oscilación común a medida que aumenta la distancia de separación entre los chorros. Estos hallazgos son consistentes con experimentos en columnas de gas y llamas de difusión, sugiriendo que el fenómeno es universal y se manifiesta en diversas escalas de longitud. El modelado exitoso de la sincronización demuestra que los procesos hidrodinámicos son suficientes para explicar estos comportamientos complejos en sistemas oscilatorios interactuantes.