Un método para evaluar los coeficientes de resistencia de Forchheimer para pantallas permeables y louveres de aire modelados como un medio poroso
Autores: Marykovskiy, Yuriy; Pomaranzi, Giulia; Schito, Paolo; Zasso, Alberto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un método para evaluar los coeficientes de resistencia de Forchheimer para pantallas permeables y louveres de aire modelados como un medio poroso
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelos de medios porosos
Dinámica de fluidos computacional
Tensor de Forchheimer
Caída de presión
Desviación del flujo
Pantallas permeables
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los modelos de medios porosos se utilizan comúnmente en Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para simular el flujo a través de pantallas permeables de varios tipos. Sin embargo, la configuración de estos modelos a menudo se limita a replicar una caída de presión en casos donde la entrada de fluido es ortogonal a la pantalla. En este trabajo, se presenta una formulación de medio poroso que emplea un tensor de Forchheimer no diagonal. Esta formulación es capaz de reproducir tanto la caída de presión como la desviación del flujo bajo diferentes ángulos de entrada para geometrías de pantalla complejas. Se propone un método general para determinar los coeficientes del modelo poroso válido tanto para tensores de Forchheimer diagonales como no diagonales. Los coeficientes se calculan utilizando una optimización no lineal de mínimos cuadrados basada en una solución analítica de un caso especial de las ecuaciones de Navier-Stokes. La aplicabilidad del método propuesto se evalúa en cuatro escenarios diferentes complementados por simulaciones CFD locales de pantallas permeables: malla de alambre, pantallas perforadas, persianas de aire y paneles de malla expandida. La aplicación práctica de este método se demuestra en la modelización de cortavientos y fachadas de doble piel permeables, que típicamente emplean los tipos de pantallas porosas mencionados.
Descripción
Los modelos de medios porosos se utilizan comúnmente en Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para simular el flujo a través de pantallas permeables de varios tipos. Sin embargo, la configuración de estos modelos a menudo se limita a replicar una caída de presión en casos donde la entrada de fluido es ortogonal a la pantalla. En este trabajo, se presenta una formulación de medio poroso que emplea un tensor de Forchheimer no diagonal. Esta formulación es capaz de reproducir tanto la caída de presión como la desviación del flujo bajo diferentes ángulos de entrada para geometrías de pantalla complejas. Se propone un método general para determinar los coeficientes del modelo poroso válido tanto para tensores de Forchheimer diagonales como no diagonales. Los coeficientes se calculan utilizando una optimización no lineal de mínimos cuadrados basada en una solución analítica de un caso especial de las ecuaciones de Navier-Stokes. La aplicabilidad del método propuesto se evalúa en cuatro escenarios diferentes complementados por simulaciones CFD locales de pantallas permeables: malla de alambre, pantallas perforadas, persianas de aire y paneles de malla expandida. La aplicación práctica de este método se demuestra en la modelización de cortavientos y fachadas de doble piel permeables, que típicamente emplean los tipos de pantallas porosas mencionados.