Mejoras en el Modelado de la Dispersión de Partículas en Chorros Turbulentos y su Validación con DNS
Autores: Batmaz, Ege; Webner, Florian; Schmeling, Daniel; Wagner, Claus
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Mejoras en el Modelado de la Dispersión de Partículas en Chorros Turbulentos y su Validación con DNS
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Modelos de dispersión de partículas
Dinámica de fluidos computacional
Remolinos turbulentos
Simulación numérica directa
Tiempo de interacción partícula-remolino
Modelos de turbulencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Los modelos de dispersión de partículas (PDM) son esenciales para capturar la influencia de los remolinos turbulentos no resueltos en el transporte de partículas en simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). Sin embargo, la validación de estos modelos sigue siendo un desafío, especialmente cuando se basa en datos experimentales o simulaciones CFD que se fundamentan en modelos de turbulencia. En este trabajo, utilizamos datos promediados en el tiempo obtenidos en una simulación numérica directa (DNS) en lugar de depender de modelos de turbulencia para modelar la dispersión de partículas. Además, se presenta un nuevo modelo de dispersión de partículas, denominado modelo de tiempo de interacción limitado partícula-remolino (LPI). Para una evaluación detallada y sistemática del nuevo modelo LPI, comparamos su rendimiento con el de otros modelos comúnmente utilizados, como el modelo de tiempo de interacción media partícula-remolino (MPI) implementado en OpenFOAM y el modelo de tiempo de interacción aleatoria partícula-remolino (RPI) de la literatura. El modelo MPI muestra un buen acuerdo con la DNS para las partículas más grandes probadas (número de Stokes, St = 0.2) pero exhibe trayectorias erráticas y no físicas para partículas más pequeñas (St.
Descripción
Los modelos de dispersión de partículas (PDM) son esenciales para capturar la influencia de los remolinos turbulentos no resueltos en el transporte de partículas en simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). Sin embargo, la validación de estos modelos sigue siendo un desafío, especialmente cuando se basa en datos experimentales o simulaciones CFD que se fundamentan en modelos de turbulencia. En este trabajo, utilizamos datos promediados en el tiempo obtenidos en una simulación numérica directa (DNS) en lugar de depender de modelos de turbulencia para modelar la dispersión de partículas. Además, se presenta un nuevo modelo de dispersión de partículas, denominado modelo de tiempo de interacción limitado partícula-remolino (LPI). Para una evaluación detallada y sistemática del nuevo modelo LPI, comparamos su rendimiento con el de otros modelos comúnmente utilizados, como el modelo de tiempo de interacción media partícula-remolino (MPI) implementado en OpenFOAM y el modelo de tiempo de interacción aleatoria partícula-remolino (RPI) de la literatura. El modelo MPI muestra un buen acuerdo con la DNS para las partículas más grandes probadas (número de Stokes, St = 0.2) pero exhibe trayectorias erráticas y no físicas para partículas más pequeñas (St.