Sobre la Modelización de Flujos de Flotabilidad Térmica que Involucran Transición Laminar-Turbulenta
Autores: Liu, Jingcheng; Li, Xiangdong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Sobre la Modelización de Flujos de Flotabilidad Térmica que Involucran Transición Laminar-Turbulenta
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Transición laminar
Turbulenta
Modelado
Flujos de convección natural
Modelos de turbulencia
Datos experimentales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La transición laminar-turbulenta es un fenómeno que existe extensamente en muchos flujos de fluidos. La modelización precisa y rentable de la transición es de fundamental importancia para el diseño y diagnóstico de procesos de flujo relevantes y sistemas industriales. Los modelos de turbulencia de transición existentes se desarrollaron principalmente para aplicaciones de aerodinámica a alta velocidad. Su idoneidad para flujos de baja velocidad con flotabilidad, como los flujos de convección natural y mixta, ha sido raramente evaluada. Este estudio tuvo como objetivo cerrar esta brecha mediante la comparación de los campos de velocidad y temperatura generados por varios modelos de turbulencia de transición con los datos experimentales de flujo de convección natural en una cavidad calentada diferencialmente. Los resultados mostraron que la modificación de bajo número de Reynolds de Wilcox al modelo SST k- y la ecuación de transporte tenían buenas precisiones para flujos de convección natural a baja velocidad. Otros modelos, incluyendo la ecuación algebraica, el modelo de bajo número de Reynolds y el modelo kt-kl, sobrestimaron las cantidades de turbulencia, lo que resultó en errores predictivos significativos en las simulaciones de velocidad y temperatura.
Descripción
La transición laminar-turbulenta es un fenómeno que existe extensamente en muchos flujos de fluidos. La modelización precisa y rentable de la transición es de fundamental importancia para el diseño y diagnóstico de procesos de flujo relevantes y sistemas industriales. Los modelos de turbulencia de transición existentes se desarrollaron principalmente para aplicaciones de aerodinámica a alta velocidad. Su idoneidad para flujos de baja velocidad con flotabilidad, como los flujos de convección natural y mixta, ha sido raramente evaluada. Este estudio tuvo como objetivo cerrar esta brecha mediante la comparación de los campos de velocidad y temperatura generados por varios modelos de turbulencia de transición con los datos experimentales de flujo de convección natural en una cavidad calentada diferencialmente. Los resultados mostraron que la modificación de bajo número de Reynolds de Wilcox al modelo SST k- y la ecuación de transporte tenían buenas precisiones para flujos de convección natural a baja velocidad. Otros modelos, incluyendo la ecuación algebraica, el modelo de bajo número de Reynolds y el modelo kt-kl, sobrestimaron las cantidades de turbulencia, lo que resultó en errores predictivos significativos en las simulaciones de velocidad y temperatura.