Un Enfoque Numérico para Analizar Flujos Superficiales sobre Superficies Rugosas
Autores: Chowdhury, M. Nasimul; Khan, Abdul A.; Castro-Orgaz, Oscar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un Enfoque Numérico para Analizar Flujos Superficiales sobre Superficies Rugosas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Características hidráulicas
Flujos poco profundos
Superficies rugosas
Simulaciones numéricas
Coeficientes de resistencia
Esfuerzo cortante en el lecho
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Se investigaron las características hidráulicas (como los perfiles de velocidad, el perfil de velocidad cerca del lecho, el esfuerzo cortante en el lecho y los coeficientes de resistencia) de flujos superficiales sobre superficies rugosas utilizando simulaciones numéricas. Se presenta un método novedoso para simular flujos superficiales sobre superficies rugosas en un dominio numérico bidimensional (2D), donde el dominio numérico físico representa la topografía del lecho. Los resultados revelan que el modelo puede predecir con precisión los perfiles de velocidad promediados espacialmente, las características de turbulencia, los esfuerzos cortantes y las profundidades de flujo uniforme. El análisis identificó dos regiones de flujo distintas basadas en los perfiles de flujo medio y turbulento. Los resultados muestran que los perfiles de esfuerzo cortante turbulento proporcionan una estimación más precisa de los esfuerzos cortantes en el lecho. Los coeficientes de resistencia (factor de fricción o coeficiente de rugosidad de Manning) varían con el número de Froude y la relación de sumersión (profundidad dividida por la altura de rugosidad).
Descripción
Se investigaron las características hidráulicas (como los perfiles de velocidad, el perfil de velocidad cerca del lecho, el esfuerzo cortante en el lecho y los coeficientes de resistencia) de flujos superficiales sobre superficies rugosas utilizando simulaciones numéricas. Se presenta un método novedoso para simular flujos superficiales sobre superficies rugosas en un dominio numérico bidimensional (2D), donde el dominio numérico físico representa la topografía del lecho. Los resultados revelan que el modelo puede predecir con precisión los perfiles de velocidad promediados espacialmente, las características de turbulencia, los esfuerzos cortantes y las profundidades de flujo uniforme. El análisis identificó dos regiones de flujo distintas basadas en los perfiles de flujo medio y turbulento. Los resultados muestran que los perfiles de esfuerzo cortante turbulento proporcionan una estimación más precisa de los esfuerzos cortantes en el lecho. Los coeficientes de resistencia (factor de fricción o coeficiente de rugosidad de Manning) varían con el número de Froude y la relación de sumersión (profundidad dividida por la altura de rugosidad).