Optimización Evolutiva de las Aproximaciones de Fricción en Flujo Turbulento de Colebrook
Autores: Brki, Dejan; ojbai, arko
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2017
Acceso abierto
Artículo científico
2017
Optimización Evolutiva de las Aproximaciones de Fricción en Flujo Turbulento de Colebrook
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Optimización evolutiva
Ecuación de Colebrook
Factor de fricción turbulenta
Número de Reynolds
Rugosidad relativa
Aproximaciones explícitas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta la optimización evolutiva de aproximaciones explícitas de la ecuación empírica de Colebrook que se utiliza para el cálculo del factor de fricción turbulenta, es decir, para el cálculo de la resistencia hidráulica turbulenta en tuberías hidráulicamente lisas y rugosas, incluyendo la zona transitoria entre ellas. La ecuación empírica de Colebrook relaciona el desconocido factor de fricción del flujo con el conocido número de Reynolds y la rugosidad relativa conocida de la superficie interna de la tubería. Es implícita en el desconocido factor de fricción. La ecuación implícita de Colebrook no puede ser reorganizada para derivar el factor de fricción directamente, y por lo tanto, solo puede ser resuelta de manera iterativa o utilizando sus aproximaciones explícitas, que introducen cierto error en comparación con la solución iterativa. La optimización de las aproximaciones explícitas de la ecuación de Colebrook se realiza con el objetivo de mejorar su precisión, y la estrategia de optimización propuesta se demuestra en un gran número de aproximaciones explícitas publicadas hasta la fecha, donde los valores numéricos de los parámetros en varias aproximaciones existentes son cambiados (optimizados) utilizando algoritmos genéticos para reducir el error relativo máximo. Después de esa mejora, la carga computacional permanece sin cambios mientras que la precisión de las aproximaciones aumenta en algunos casos de manera muy significativa.
Descripción
Este documento presenta la optimización evolutiva de aproximaciones explícitas de la ecuación empírica de Colebrook que se utiliza para el cálculo del factor de fricción turbulenta, es decir, para el cálculo de la resistencia hidráulica turbulenta en tuberías hidráulicamente lisas y rugosas, incluyendo la zona transitoria entre ellas. La ecuación empírica de Colebrook relaciona el desconocido factor de fricción del flujo con el conocido número de Reynolds y la rugosidad relativa conocida de la superficie interna de la tubería. Es implícita en el desconocido factor de fricción. La ecuación implícita de Colebrook no puede ser reorganizada para derivar el factor de fricción directamente, y por lo tanto, solo puede ser resuelta de manera iterativa o utilizando sus aproximaciones explícitas, que introducen cierto error en comparación con la solución iterativa. La optimización de las aproximaciones explícitas de la ecuación de Colebrook se realiza con el objetivo de mejorar su precisión, y la estrategia de optimización propuesta se demuestra en un gran número de aproximaciones explícitas publicadas hasta la fecha, donde los valores numéricos de los parámetros en varias aproximaciones existentes son cambiados (optimizados) utilizando algoritmos genéticos para reducir el error relativo máximo. Después de esa mejora, la carga computacional permanece sin cambios mientras que la precisión de las aproximaciones aumenta en algunos casos de manera muy significativa.