Un esquema híbrido robusto de malla escalonada/colocada para CFD en mallas sesgadas
Autores: Issa, Raad; Giustini, Giovanni
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Un esquema híbrido robusto de malla escalonada/colocada para CFD en mallas sesgadas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Volumen finito
Dinámica de fluidos computacional
Mallas escalonadas
Ecuación de momento
Nodos de presión
Velocidades en las caras de las celdas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se propone una técnica de dinámica de fluidos computacional (CFD) de volumen finito para su aplicación en mallas sesgadas utilizando nodos de presión escalonados. El método se basa en la derivación de una ecuación de momento para las velocidades de las caras de las celdas a partir de ecuaciones de momento discretizadas adecuadamente en las dos celdas que rodean la cara de la celda, con la diferencia de presión que impulsa correspondiente a los nodos adyacentes escalonados. De esta manera, se obtiene un método similar a una malla escalonada que evitaría la aparición de comportamientos oscilatorios en los campos de presión o velocidad. Las velocidades de las caras de las celdas se ven obligadas a obedecer la continuidad a través de una ecuación para la presión similar a otros esquemas estándar de CFD. Este artículo describe la formulación de la ecuación de momento de la cara de la celda, así como la forma en que se reconstruye la velocidad nodal a partir de las velocidades de las caras de las celdas circundantes. Se demuestra que el método recupera las ventajas del algoritmo de solución PISO que se vieron disminuidas en implementaciones en esquemas colocalizados. También se valida en un caso de flujo viscoso bidimensional, estacionario, de referencia en mallas rectangulares y sesgadas para verificar su precisión. Luego se aplica al caso de un flujo de desprendimiento de vórtices no estacionario pasado un obstáculo cuadrado, tanto en mallas rectangulares como sesgadas, y los resultados se comparan con una solución obtenida de un método colocalizado, así como con un valor experimental del número de Strouhal.
Descripción
En este estudio, se propone una técnica de dinámica de fluidos computacional (CFD) de volumen finito para su aplicación en mallas sesgadas utilizando nodos de presión escalonados. El método se basa en la derivación de una ecuación de momento para las velocidades de las caras de las celdas a partir de ecuaciones de momento discretizadas adecuadamente en las dos celdas que rodean la cara de la celda, con la diferencia de presión que impulsa correspondiente a los nodos adyacentes escalonados. De esta manera, se obtiene un método similar a una malla escalonada que evitaría la aparición de comportamientos oscilatorios en los campos de presión o velocidad. Las velocidades de las caras de las celdas se ven obligadas a obedecer la continuidad a través de una ecuación para la presión similar a otros esquemas estándar de CFD. Este artículo describe la formulación de la ecuación de momento de la cara de la celda, así como la forma en que se reconstruye la velocidad nodal a partir de las velocidades de las caras de las celdas circundantes. Se demuestra que el método recupera las ventajas del algoritmo de solución PISO que se vieron disminuidas en implementaciones en esquemas colocalizados. También se valida en un caso de flujo viscoso bidimensional, estacionario, de referencia en mallas rectangulares y sesgadas para verificar su precisión. Luego se aplica al caso de un flujo de desprendimiento de vórtices no estacionario pasado un obstáculo cuadrado, tanto en mallas rectangulares como sesgadas, y los resultados se comparan con una solución obtenida de un método colocalizado, así como con un valor experimental del número de Strouhal.