Simulación Numérica del Flujo Alrededor de Cilindros para un Amplio Rango de Números de Reynolds
Autores: Yao, Haowen; Hu, Tianli; Yang, Junya; Wang, Jianchun; Wu, Chengsheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Simulación Numérica del Flujo Alrededor de Cilindros para un Amplio Rango de Números de Reynolds
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Innovación
Diseño
Evaluación del rendimiento
Dinámica de fluidos computacional
Números de Reynolds
Modelo de turbulencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para apoyar la creciente complejidad de la innovación, el diseño y la evaluación del rendimiento en la industria marítima, se requiere un conjunto de software de dinámica de fluidos computacional (CFD) específico para barcos, adaptado al flujo viscoso incompresible. Este estudio utiliza el código de dinámica de fluidos marinos MarineFlow para explorar esquemas de simulación numérica para problemas de flujo cilíndrico a través de un amplio rango de números de Reynolds (1-107) que son aplicables a códigos autodesarrollados. Además, se realiza un análisis del flujo alrededor de un cilindro desde la perspectiva de los desarrolladores de código. Se emplean varios tipos de mallas y esquemas de modelos de turbulencia para analizar y comparar el coeficiente de arrastre, los puntos de separación y las características de distribución de presión del cilindro. Los resultados obtenidos de estas simulaciones se contrastan con los derivados de software CFD comercial para evaluar su precisión. A pesar de la presencia de ciertos artefactos numéricos, dentro del rango de números de Reynolds de 1-105, las mallas no estructuradas combinadas con los modelos de flujo laminar capturan efectivamente los datos experimentales. Una exploración adicional del rango de números de Reynolds transicional (Re = 2x105-6x105) muestra una tendencia decreciente consistente en el coeficiente de arrastre medio, aunque se evidencian desviaciones significativas de las predicciones teóricas. Desde la perspectiva de los desarrolladores de código, este estudio tiene como objetivo revelar las limitaciones de los esquemas computacionales actuales y la arquitectura del código para capturar con precisión la dinámica del flujo dentro del rango de números de Reynolds transicional. Esto proporciona una base crucial para la futura optimización de los modelos de turbulencia y mejoras algorítmicas, que son esenciales para el desarrollo continuo de códigos CFD autodesarrollados y sus aplicaciones ingenieriles.
Descripción
Para apoyar la creciente complejidad de la innovación, el diseño y la evaluación del rendimiento en la industria marítima, se requiere un conjunto de software de dinámica de fluidos computacional (CFD) específico para barcos, adaptado al flujo viscoso incompresible. Este estudio utiliza el código de dinámica de fluidos marinos MarineFlow para explorar esquemas de simulación numérica para problemas de flujo cilíndrico a través de un amplio rango de números de Reynolds (1-107) que son aplicables a códigos autodesarrollados. Además, se realiza un análisis del flujo alrededor de un cilindro desde la perspectiva de los desarrolladores de código. Se emplean varios tipos de mallas y esquemas de modelos de turbulencia para analizar y comparar el coeficiente de arrastre, los puntos de separación y las características de distribución de presión del cilindro. Los resultados obtenidos de estas simulaciones se contrastan con los derivados de software CFD comercial para evaluar su precisión. A pesar de la presencia de ciertos artefactos numéricos, dentro del rango de números de Reynolds de 1-105, las mallas no estructuradas combinadas con los modelos de flujo laminar capturan efectivamente los datos experimentales. Una exploración adicional del rango de números de Reynolds transicional (Re = 2x105-6x105) muestra una tendencia decreciente consistente en el coeficiente de arrastre medio, aunque se evidencian desviaciones significativas de las predicciones teóricas. Desde la perspectiva de los desarrolladores de código, este estudio tiene como objetivo revelar las limitaciones de los esquemas computacionales actuales y la arquitectura del código para capturar con precisión la dinámica del flujo dentro del rango de números de Reynolds transicional. Esto proporciona una base crucial para la futura optimización de los modelos de turbulencia y mejoras algorítmicas, que son esenciales para el desarrollo continuo de códigos CFD autodesarrollados y sus aplicaciones ingenieriles.