Separación de la Capa Límite de un Escalón Curvado de Cara Hacia Atrás Utilizando una Simulación de Vórtices Desprendidos Retrasada Mejorada
Autores: McConnell, Matthew R.; Knight, Jason; Buick, James M.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Separación de la Capa Límite de un Escalón Curvado de Cara Hacia Atrás Utilizando una Simulación de Vórtices Desprendidos Retrasada Mejorada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Superficies curvas
Aplicaciones de ingeniería
Separación de la capa límite
Simulación de vórtices desprendidos retardados
Inyección de turbulencia sintética
Escalón hacia atrás
Licencia
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Las superficies curvas son una característica de muchas aplicaciones de ingeniería, y como tal, la predicción precisa de la separación y la reatachación desde una superficie curva es de gran importancia para la ingeniería. En este estudio, se utiliza la simulación de vórtices desprendidos retrasados mejorada (IDDES), en conjunto con la inyección de turbulencia sintética utilizando el método de vórtices sintéticos (SEM), para investigar la separación de la capa límite desde un escalón curvado hacia atrás para el cual están disponibles resultados de simulación de grandes vórtices (LES). Se utilizó el código comercial Star CCM+ con la variación de transporte de tensión cortante k- (SST) del modelo IDDES para evaluar la precisión del código para esta clase de problema. El modelo IDDES predijo la longitud de separación dentro del 10.4% del valor de LES para la malla más fina y del 25.5% para la malla más gruesa, en comparación con el 36.2% para la simulación RANS. También se encontró una buena concordancia entre el IDDES y el LES en términos de la distribución de la fricción de la piel, la velocidad y el estrés de Reynolds, demostrando un nivel de precisión aceptable, al igual que la predicción de la ubicación de separación y reatachación. Sin embargo, el modelo ha encontrado dificultades para capturar con precisión el coeficiente de presión en la región de separación y reatachación. En general, el modelo IDDES ha tenido un buen desempeño frente a un tipo de geometría que típicamente representa un desafío para el método híbrido RANS-LES (HRLM).
Descripción
Las superficies curvas son una característica de muchas aplicaciones de ingeniería, y como tal, la predicción precisa de la separación y la reatachación desde una superficie curva es de gran importancia para la ingeniería. En este estudio, se utiliza la simulación de vórtices desprendidos retrasados mejorada (IDDES), en conjunto con la inyección de turbulencia sintética utilizando el método de vórtices sintéticos (SEM), para investigar la separación de la capa límite desde un escalón curvado hacia atrás para el cual están disponibles resultados de simulación de grandes vórtices (LES). Se utilizó el código comercial Star CCM+ con la variación de transporte de tensión cortante k- (SST) del modelo IDDES para evaluar la precisión del código para esta clase de problema. El modelo IDDES predijo la longitud de separación dentro del 10.4% del valor de LES para la malla más fina y del 25.5% para la malla más gruesa, en comparación con el 36.2% para la simulación RANS. También se encontró una buena concordancia entre el IDDES y el LES en términos de la distribución de la fricción de la piel, la velocidad y el estrés de Reynolds, demostrando un nivel de precisión aceptable, al igual que la predicción de la ubicación de separación y reatachación. Sin embargo, el modelo ha encontrado dificultades para capturar con precisión el coeficiente de presión en la región de separación y reatachación. En general, el modelo IDDES ha tenido un buen desempeño frente a un tipo de geometría que típicamente representa un desafío para el método híbrido RANS-LES (HRLM).