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Simulación Numérica Tridimensional del Flujo Alrededor de un Dique de Espolón en una Curva de Canal Meandrante

Autores: Xing, Yan; Ai, Congfang; Cui, Hailong; Xiao, Zhangling

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Simulación Numérica Tridimensional del Flujo Alrededor de un Dique de Espolón en una Curva de Canal Meandrante


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Modelo de superficie libre tridimensional
Dique de espolón
Curva de canal meandrante
Modelos de turbulencia
Modelo de turbulencia no lineal

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta un modelo de superficie libre tridimensional (3D) para predecir el flujo incompresible alrededor de un dique de espolón en una curva de canal meandrante, que es altamente 3D debido a la presencia de efectos de curvatura. El modelo resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) utilizando un método de proyección explícito. El sistema de malla 3D se construye a partir de una malla bidimensional añadiendo docenas de capas horizontales en la dirección vertical. Las simulaciones numéricas consideran cuatro casos de prueba con diferentes ubicaciones de diques de espolón en la misma curva de canal meandrante con los mismos números de Froude de 0.22. Cuatro modelos de turbulencia, el modelo k- estándar, el modelo k-, el modelo k- RNG y un modelo k- no lineal, se implementan en nuestro modelo de superficie libre tridimensional. Se evalúa el rendimiento de estos modelos de turbulencia dentro del marco RANS. Las comparaciones entre los resultados del modelo y los datos experimentales muestran que el modelo k- no lineal se comporta mejor que los otros tres modelos en general. Basado en los resultados obtenidos por el modelo k- no lineal, se reveló el campo de flujo altamente 3D aguas abajo del dique de espolón presentando vectores de velocidad en secciones transversales representativas y líneas de corriente en las capas de superficie y fondo. Mientras tanto, también se investigaron las características 3D de la zona de separación aguas abajo. Además, para resaltar la ventaja del modelo de turbulencia no lineal, también se presentan comparaciones de vectores de velocidad en secciones transversales representativas entre los resultados obtenidos por los modelos k- lineal y no lineal.

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