Un modelo de flujo tridimensional y transporte de sedimentos para flujos de canal abierto de superficie libre en mallas flexibles no estructuradas
Autores: Lai, Yong G.; Wu, Kuowei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Un modelo de flujo tridimensional y transporte de sedimentos para flujos de canal abierto de superficie libre en mallas flexibles no estructuradas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Hidrostática
Modelos numéricos
Transporte de sedimentos
Modelo de flujo
Sedimento en suspensión
Flujos en canal abierto
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los modelos numéricos de suposición de presión hidrostática tridimensional (3D) se utilizan ampliamente para flujos ambientales con superficies libres e interfaces de fase. En este estudio, se desarrolla un nuevo modelo de flujo y transporte de sedimentos, con el objetivo de ser general y más flexible que los modelos existentes. Se utiliza un conjunto general de ecuaciones de gobernanza para el flujo y el transporte de sedimentos en suspensión, se propone un algoritmo de solución mejorado y se desarrolla un nuevo tipo de malla basado en una malla poligonal no estructurada en el plano horizontal y una malla sigma que sigue el terreno en la dirección vertical. El nuevo modelo de flujo se verifica primero con los casos experimentales, para asegurar la validez de las predicciones de flujo y superficie libre. Luego, el modelo se valida con casos que tienen el transporte de sedimentos en suspensión. En particular, se simulan flujos de corrientes de turbidez para examinar cómo el modelo predice la interfaz entre el fluido y los sedimentos. Los resultados predichos concuerdan bien con los datos experimentales disponibles para todos los casos de prueba. El modelo es generalmente aplicable a todos los flujos de canales abiertos, como ríos y embalses, con problemas tanto de flujo como de transporte de sedimentos en suspensión.
Descripción
Los modelos numéricos de suposición de presión hidrostática tridimensional (3D) se utilizan ampliamente para flujos ambientales con superficies libres e interfaces de fase. En este estudio, se desarrolla un nuevo modelo de flujo y transporte de sedimentos, con el objetivo de ser general y más flexible que los modelos existentes. Se utiliza un conjunto general de ecuaciones de gobernanza para el flujo y el transporte de sedimentos en suspensión, se propone un algoritmo de solución mejorado y se desarrolla un nuevo tipo de malla basado en una malla poligonal no estructurada en el plano horizontal y una malla sigma que sigue el terreno en la dirección vertical. El nuevo modelo de flujo se verifica primero con los casos experimentales, para asegurar la validez de las predicciones de flujo y superficie libre. Luego, el modelo se valida con casos que tienen el transporte de sedimentos en suspensión. En particular, se simulan flujos de corrientes de turbidez para examinar cómo el modelo predice la interfaz entre el fluido y los sedimentos. Los resultados predichos concuerdan bien con los datos experimentales disponibles para todos los casos de prueba. El modelo es generalmente aplicable a todos los flujos de canales abiertos, como ríos y embalses, con problemas tanto de flujo como de transporte de sedimentos en suspensión.