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Simulación Numérica de un Vórtice de Núcleo de Aire y Su Supresión en una Entrada Usando OpenFOAM

Autores: Domfeh, Martin Kyereh; Gyamfi, Samuel; Amo-Boateng, Mark; Andoh, Robert; Ofosu, Eric Antwi; Tabor, Gavin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Simulación Numérica de un Vórtice de Núcleo de Aire y Su Supresión en una Entrada Usando OpenFOAM


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Industria hidráulica
Vórtices de superficie libre
Vórtice de núcleo de aire
Solucionador LTSInterFoam
Modelos de turbulencia
Dispositivo anti-vórtice

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Un desafío común que enfrentan los ingenieros en la industria hidráulica es la formación de vórtices de superficie libre en las tomas de bombas y energía. Este fenómeno indeseable, que a veces atrapa aire, podría resultar en varios problemas operativos: ruido, vibración, cavitación, oscilaciones, daños estructurales a turbinas y bombas, pérdidas de energía, pérdidas de eficiencia, etc. Este artículo investiga la simulación numérica de un vórtice de núcleo de aire observado experimentalmente en una toma utilizando el solucionador LTSInterFoam en OpenFOAM. El solucionador utiliza integración de pasos de tiempo locales. En la simulación del vórtice de núcleo de aire, se utilizaron los modelos estándar k - , k - realizable, k - del grupo de renormalización (RNG) y k - de transporte de tensión cortante (SST). La superficie libre se modeló utilizando el modelo de volumen de fluido (VOF). La simulación fue validada utilizando un conjunto de modelos analíticos y datos experimentales. El modelo SST k - proporcionó los mejores resultados en comparación con los otros modelos de turbulencia. El estudio se amplió para simular el efecto de instalar un dispositivo anti-vórtice en la formación de un vórtice de superficie libre. El solucionador LTSInterFoam demostró ser un solucionador confiable para la simulación en estado estacionario de un vórtice de superficie libre en OpenFOAM.

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