Desarrollo de un Método de Partículas de Temperatura Lagrangiana para Investigar el Flujo Alrededor de un Cuerpo Bluff Rugoso
Autores: Carvalho, Gabriel Ferraz Marcondes de; Chiaradia, Tiago Raimundo; Gava Filho, Victor Hugo; Moraes, Paulo Guimarães de; Bimbato, Alex Mendonça; Alcântara Pereira, Luiz Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Desarrollo de un Método de Partículas de Temperatura Lagrangiana para Investigar el Flujo Alrededor de un Cuerpo Bluff Rugoso
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelo de superficie
Simulaciones lagrangianas
Temperatura
Campos de vorticidad
Cilindro circular rugoso
Convección mixta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un modelo de superficie rugosa para simulaciones lagrangianas que interactúa con los campos de temperatura y vorticidad. El problema elegido es el flujo uniforme alrededor de un cilindro circular rugoso calentado a temperatura constante bajo convección mixta. La metodología utilizada es el Método de Partículas de Temperatura (TPM), en el que tanto los campos de vorticidad como de temperatura se discretizan en partículas para simular el flujo real de una forma puramente lagrangiana. La simulación es computacionalmente extensa debido a la aplicación de la ley de Biot-Savart para los dos campos y al cálculo de las fuerzas de flotabilidad, lo cual se alivia mediante el uso de programación paralela con OpenMP. La simulación de los efectos de la rugosidad para ambos campos se obtiene utilizando un modelo de Simulación de Grandes Vórtices (LES) para la vorticidad, basado en la función de estructura de velocidad de segundo orden, que está correlacionada con la difusividad térmica a través del número de Prandtl turbulento. En general, los resultados indican que la rugosidad aumenta el coeficiente de arrastre, mientras que un aumento en el número de Richardson reduce este coeficiente.
Descripción
Este documento presenta un modelo de superficie rugosa para simulaciones lagrangianas que interactúa con los campos de temperatura y vorticidad. El problema elegido es el flujo uniforme alrededor de un cilindro circular rugoso calentado a temperatura constante bajo convección mixta. La metodología utilizada es el Método de Partículas de Temperatura (TPM), en el que tanto los campos de vorticidad como de temperatura se discretizan en partículas para simular el flujo real de una forma puramente lagrangiana. La simulación es computacionalmente extensa debido a la aplicación de la ley de Biot-Savart para los dos campos y al cálculo de las fuerzas de flotabilidad, lo cual se alivia mediante el uso de programación paralela con OpenMP. La simulación de los efectos de la rugosidad para ambos campos se obtiene utilizando un modelo de Simulación de Grandes Vórtices (LES) para la vorticidad, basado en la función de estructura de velocidad de segundo orden, que está correlacionada con la difusividad térmica a través del número de Prandtl turbulento. En general, los resultados indican que la rugosidad aumenta el coeficiente de arrastre, mientras que un aumento en el número de Richardson reduce este coeficiente.