Un Método de Elementos Finitos Preciso para la Solución Numérica del Flujo Isotérmico e Incompresible de un Fluido Viscoso
Autores: Abali, Bilen Emek
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Un Método de Elementos Finitos Preciso para la Solución Numérica del Flujo Isotérmico e Incompresible de un Fluido Viscoso
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Método de elementos finitos
Flujo de fluidos viscosos
Problemas numéricos
Algoritmos
Costo computacional
Métodos de estabilización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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A pesar de sus desafíos numéricos, el método de elementos finitos se utiliza para calcular el flujo de fluidos viscosos. Se ha llegado a un consenso sobre la causa de los problemas numéricos; sin embargo, aún faltan algoritmos generales que permitan una simulación robusta y precisa para cualquier proceso. Se requiere un costo computacional muy alto para una solución numérica directa (DNS) o se utiliza algún procedimiento limitante añadiendo disipación artificial al sistema. Estos métodos de estabilización son útiles; sin embargo, a menudo se aplican en relación con el tamaño del elemento, de modo que una convergencia local monótona es difícil de adquirir. Necesitamos una estrategia computacional para resolver el flujo de fluidos viscosos utilizando únicamente las ecuaciones de balance. En este trabajo, presentamos un procedimiento general para resolver problemas de mecánica de fluidos sin el uso de ningún esquema de estabilización o división. Por lo tanto, su generalización a aplicaciones multifísicas es directa. Discutimos problemas numéricos emergentes y presentamos la metodología de manera rigurosa. La implementación se logra utilizando paquetes de código abierto y la precisión, así como la robustez, se demuestra comparando resultados con las soluciones en forma cerrada y también resolviendo problemas de referencia bien conocidos.
Descripción
A pesar de sus desafíos numéricos, el método de elementos finitos se utiliza para calcular el flujo de fluidos viscosos. Se ha llegado a un consenso sobre la causa de los problemas numéricos; sin embargo, aún faltan algoritmos generales que permitan una simulación robusta y precisa para cualquier proceso. Se requiere un costo computacional muy alto para una solución numérica directa (DNS) o se utiliza algún procedimiento limitante añadiendo disipación artificial al sistema. Estos métodos de estabilización son útiles; sin embargo, a menudo se aplican en relación con el tamaño del elemento, de modo que una convergencia local monótona es difícil de adquirir. Necesitamos una estrategia computacional para resolver el flujo de fluidos viscosos utilizando únicamente las ecuaciones de balance. En este trabajo, presentamos un procedimiento general para resolver problemas de mecánica de fluidos sin el uso de ningún esquema de estabilización o división. Por lo tanto, su generalización a aplicaciones multifísicas es directa. Discutimos problemas numéricos emergentes y presentamos la metodología de manera rigurosa. La implementación se logra utilizando paquetes de código abierto y la precisión, así como la robustez, se demuestra comparando resultados con las soluciones en forma cerrada y también resolviendo problemas de referencia bien conocidos.