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Evaluación de Modelos de Turbulencia CFD para el Fenómeno de Cavitación en un Tubo Venturi de Perfil Rectangular

Autores: De la Cruz-Ávila, Mauricio; De León-Ruiz, Jorge E.; Carvajal-Mariscal, Ignacio; Klapp, Jaime

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Evaluación de Modelos de Turbulencia CFD para el Fenómeno de Cavitación en un Tubo Venturi de Perfil Rectangular


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Estudio
Cavitación
Tubo Venturi
Modelos de turbulencia
Nube de vapor
Simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio investiga la cavitación en un tubo Venturi de perfil rectangular utilizando simulaciones numéricas y cuatro modelos de turbulencia. Se emplea la técnica de Navier-Stokes promediada por Reynolds no estacionaria para simular la formación de nubes de vapor y se compara con datos experimentales. Se evalúan los modelos - realizable, - RNG, - SST y - GEKO. Los resultados de la simulación se analizan en términos de presión, turbulencia y formación de nubes de vapor. Las discrepancias en la formación de nubes de cavitación entre los modelos de turbulencia se atribuyen a las interacciones entre la turbulencia y las nubes de vapor. Los modelos RNG y SST muestran una alineación más cercana con los datos experimentales, siendo el RNG el que presenta un rendimiento superior. Los hallazgos clave incluyen diferencias significativas en la forma de las nubes de vapor entre los modelos de turbulencia. El modelo RNG predice mejor la velocidad en la salida de la garganta con un error del 4.145%. Las predicciones de presión estática incluyen un error del 4.47%. Las predicciones de longitud de la nube de vapor muestran variación entre los modelos, siendo el modelo RNG el que tiene un error del 0.386% para la longitud mínima y del 4.9845% para la longitud máxima. El modelo SST presenta errores del 4.907% y del 13.33% para las longitudes mínima y máxima, respectivamente. El análisis del número de cavitación revela concordancia con los datos experimentales y sensibilidad al inicio de la cavitación. Diferentes modelos de turbulencia producen diversas formas de nubes y puntos de desprendimiento. Los contornos del número de Weber ilustran la variación en el comportamiento de la nube de cavitación bajo diferentes modelos de turbulencia.

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