Predicción de las Propiedades de Flujo de Estructuras de Superficie Mínima Periódica Triplemente Porosa (TPMS)
Autores: Piedra, Saúl; Gómez-Ortega, Arturo; Pérez-Barrera, James
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Predicción de las Propiedades de Flujo de Estructuras de Superficie Mínima Periódica Triplemente Porosa (TPMS)
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Flujo
Estructuras geométricamente complejas
Problema de ingeniería
Superficie Mínima Periódica Triplemente (TPMS)
Dinámica de Fluidos Computacional (CFD)
Simulaciones
Licencia
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El flujo a través de estructuras geométricamente complejas es un problema de ingeniería importante. En este trabajo, se analiza numéricamente el flujo laminar a través de estructuras de Superficie Mínima Periódica Triple (TPMS) utilizando simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Se diseñaron dos estructuras TPMS diferentes y se caracterizó su porosidad en función del valor iso. Luego, se implementaron simulaciones CFD para calcular la caída de presión variando sistemáticamente la velocidad del flujo y la porosidad de la estructura. Se ajustó un modelo de Darcy-Forchheimer a los resultados de CFD para calcular los coeficientes de inercia y permeabilidad como funciones de la porosidad. Este tipo de resultados puede ser muy útil para diseñar aplicaciones y dispositivos de flujo de fluidos (por ejemplo, intercambiadores de calor), así como para integrar estas estructuras TPMS, ya que el flujo se puede estimar muy bien al utilizar el modelo de medio poroso.
Descripción
El flujo a través de estructuras geométricamente complejas es un problema de ingeniería importante. En este trabajo, se analiza numéricamente el flujo laminar a través de estructuras de Superficie Mínima Periódica Triple (TPMS) utilizando simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Se diseñaron dos estructuras TPMS diferentes y se caracterizó su porosidad en función del valor iso. Luego, se implementaron simulaciones CFD para calcular la caída de presión variando sistemáticamente la velocidad del flujo y la porosidad de la estructura. Se ajustó un modelo de Darcy-Forchheimer a los resultados de CFD para calcular los coeficientes de inercia y permeabilidad como funciones de la porosidad. Este tipo de resultados puede ser muy útil para diseñar aplicaciones y dispositivos de flujo de fluidos (por ejemplo, intercambiadores de calor), así como para integrar estas estructuras TPMS, ya que el flujo se puede estimar muy bien al utilizar el modelo de medio poroso.