Evaluación de Modelos RANS Transicionales e Implementación del Método IDDES Transicional para la Transición de Capa Límite y Flujos Separados en OpenFOAM-V2312
Autores: Ghimire, Sandip; Ni, Xiang; Wang, Yue
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Evaluación de Modelos RANS Transicionales e Implementación del Método IDDES Transicional para la Transición de Capa Límite y Flujos Separados en OpenFOAM-V2312
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Rans
Les
Sst
Iddes
Separación
Transición
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los métodos híbridos tradicionales RANS/LES a menudo tienen dificultades para capturar con precisión tanto la transición de la capa límite como la separación del flujo simultáneamente debido a su dependencia de modelos RANS totalmente turbulentos. Para abordar esta limitación, el presente estudio evalúa primero tres modelos RANS transicionales (-Ret-SST, -SST y K-SST) en el perfil aerodinámico E387. Los resultados demuestran que el modelo -SST ofrece el mejor equilibrio entre precisión y eficiencia computacional en la predicción de burbujas de separación laminar (LSBs) y puntos de transición. A partir de esto, implementamos el modelo -SST-IDDES en OpenFOAM-v2312, que integra el modelo RANS transicional -SST con el enfoque de Simulación de Vórtices Desprendidos Mejorada con Retraso (IDDES). Este acoplamiento permite la predicción simultánea de la transición laminar-turbulenta y la resolución de alta fidelidad de flujos separados. El modelo -SST-IDDES se valida rigurosamente en tres casos de perfiles aerodinámicos con características de separación distintas: E387 (separación pequeña), DBLN-526 (separación moderada) y NACA 0021 (separación masiva). Los resultados muestran que el modelo -SST-IDDES supera a los métodos convencionales, capturando LSBs en el borde de ataque con alta precisión en comparación con IDDES totalmente turbulento. Además, resuelve con éxito estructuras vórtices 3D complejas en regiones separadas, mientras que URANS no estacionario proporciona solo resultados cuasi-2D.
Descripción
Los métodos híbridos tradicionales RANS/LES a menudo tienen dificultades para capturar con precisión tanto la transición de la capa límite como la separación del flujo simultáneamente debido a su dependencia de modelos RANS totalmente turbulentos. Para abordar esta limitación, el presente estudio evalúa primero tres modelos RANS transicionales (-Ret-SST, -SST y K-SST) en el perfil aerodinámico E387. Los resultados demuestran que el modelo -SST ofrece el mejor equilibrio entre precisión y eficiencia computacional en la predicción de burbujas de separación laminar (LSBs) y puntos de transición. A partir de esto, implementamos el modelo -SST-IDDES en OpenFOAM-v2312, que integra el modelo RANS transicional -SST con el enfoque de Simulación de Vórtices Desprendidos Mejorada con Retraso (IDDES). Este acoplamiento permite la predicción simultánea de la transición laminar-turbulenta y la resolución de alta fidelidad de flujos separados. El modelo -SST-IDDES se valida rigurosamente en tres casos de perfiles aerodinámicos con características de separación distintas: E387 (separación pequeña), DBLN-526 (separación moderada) y NACA 0021 (separación masiva). Los resultados muestran que el modelo -SST-IDDES supera a los métodos convencionales, capturando LSBs en el borde de ataque con alta precisión en comparación con IDDES totalmente turbulento. Además, resuelve con éxito estructuras vórtices 3D complejas en regiones separadas, mientras que URANS no estacionario proporciona solo resultados cuasi-2D.