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Sobre la Evaluación de la Resolución de Malla para la Simulación de Grandes Vórtices de Flujos Internos Usando Openfoam

Autores: Seifollahi Moghadam, Zahra; Guibault, François; Garon, André

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Sobre la Evaluación de la Resolución de Malla para la Simulación de Grandes Vórtices de Flujos Internos Usando Openfoam


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Papel
Openfoam
Resolución de malla
Simulación de grandes remolinos
Flujos
Turbinas hidráulicas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El objetivo central de este documento es utilizar OpenFOAM para evaluar los requisitos de resolución de malla para la simulación de grandes remolinos (LES) de flujos similares a los que ocurren dentro del tubo de aspiración de turbinas hidráulicas en condiciones de operación fuera de diseño. La importancia de este estudio está relacionada con el hecho de que las turbinas hidráulicas a menudo necesitan operar en un rango ampliado de condiciones de operación, lo que hace que la investigación de las tensiones fluctuantes sea crucial. Los enfoques de simulación que resuelven escalas (SRS), como LES y la simulación de remolinos desprendidos (DES), han recibido más interés en la última década para comprender y mitigar el comportamiento operativo inestable de las turbinas hidráulicas. Este interés se debe a su capacidad para resolver una mayor parte de los flujos turbulentos. Sin embargo, los estudios de verificación en LES son muy desafiantes, ya que los errores en la discretización numérica, así como los modelos de subred (SGS), están influenciados por la resolución de la malla. Un examen exhaustivo de la literatura muestra que SRS para diferentes condiciones de operación de turbinas hidráulicas sigue siendo bastante limitado y que no hay consenso sobre los requisitos de resolución de malla para estudios de SRS. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación es desarrollar un marco confiable para la validación y verificación de SRS, especialmente LES, para que pueda aplicarse en la investigación de fenómenos de flujo dentro del tubo de aspiración y el rodete de las turbinas hidráulicas en sus condiciones de operación fuera de diseño. Se consideran dos casos de prueba académicos en esta investigación, un flujo de canal turbulento y un caso de expansión súbita. El caso de prueba de expansión súbita se asemeja al flujo dentro del tubo de aspiración de turbinas hidráulicas a carga parcial. En este estudio, nos concentramos en estos casos de prueba académicos, pero se espera que las simulaciones de flujo de turbinas hidráulicas eventualmente se beneficien de los resultados de la investigación actual. Los resultados muestran que la autocorrelación de dos puntos es más sensible a la resolución de la malla que los espectros de energía. Además, para el caso de expansión súbita, la resolución de la malla tiene un efecto tremendo en los resultados y, hasta ahora, no hemos capturado un comportamiento de convergencia asintótica en los resultados de la raíz cuadrada media (RMS) de las fluctuaciones de velocidad y la autocorrelación de dos puntos. Este caso, que representa un comportamiento de flujo complejo, necesita más estudios de resolución de malla.

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