Modelado Estocástico de Flujos Turbulentos para Simulaciones Numéricas
Autores: Cintolesi, Carlo; Mémin, Etienne
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Modelado Estocástico de Flujos Turbulentos para Simulaciones Numéricas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulaciones numéricas
Flujos turbulentos
Modelo de turbulencia
Ecuaciones de Navier-Stokes
Simulación pseudo-estocástica
Modelo de viscosidad de remolino
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Las simulaciones numéricas son una herramienta poderosa para investigar flujos turbulentos, tanto para estudios teóricos como para aplicaciones prácticas. La fiabilidad de una simulación depende principalmente del modelo de turbulencia adoptado, y mejorar su precisión es un tema crucial. En este estudio, investigamos el potencial de una formulación alternativa de las ecuaciones de Navier-Stokes, basada en la representación estocástica del campo de velocidad. El nuevo enfoque, denominado simulación pseudo-estocástica (PSS), es una generalización del modelo clásico de viscosidad de remolino, donde la contribución de las escalas de movimiento no resueltas se expresa mediante un tensor de varianza, modelado siguiendo diferentes paradigmas. Los modelos PSS se compararon con los clásicos matemática y numéricamente en el flujo de canal turbulento a Re=590. Los modelos PSS y los clásicos son equivalentes cuando el tensor de varianza se forma a través de una analogía de disipación molecular, mientras que es más preciso cuando el tensor se define mediante un modelo de varianza local. También se propone una función de amortiguamiento cerca de la pared derivada de avances recientes en el campo, que fue validada con éxito. Los análisis demuestran la relevancia del enfoque propuesto y proporcionan una base para el desarrollo de un modelo alternativo de turbulencia.
Descripción
Las simulaciones numéricas son una herramienta poderosa para investigar flujos turbulentos, tanto para estudios teóricos como para aplicaciones prácticas. La fiabilidad de una simulación depende principalmente del modelo de turbulencia adoptado, y mejorar su precisión es un tema crucial. En este estudio, investigamos el potencial de una formulación alternativa de las ecuaciones de Navier-Stokes, basada en la representación estocástica del campo de velocidad. El nuevo enfoque, denominado simulación pseudo-estocástica (PSS), es una generalización del modelo clásico de viscosidad de remolino, donde la contribución de las escalas de movimiento no resueltas se expresa mediante un tensor de varianza, modelado siguiendo diferentes paradigmas. Los modelos PSS se compararon con los clásicos matemática y numéricamente en el flujo de canal turbulento a Re=590. Los modelos PSS y los clásicos son equivalentes cuando el tensor de varianza se forma a través de una analogía de disipación molecular, mientras que es más preciso cuando el tensor se define mediante un modelo de varianza local. También se propone una función de amortiguamiento cerca de la pared derivada de avances recientes en el campo, que fue validada con éxito. Los análisis demuestran la relevancia del enfoque propuesto y proporcionan una base para el desarrollo de un modelo alternativo de turbulencia.