Un Nuevo Modelo de Pared para la Simulación de Grandes Vórtices de Flujos Separados
Autores: Fakhari, Ahmad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Un Nuevo Modelo de Pared para la Simulación de Grandes Vórtices de Flujos Separados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Modelo de pared propuesto
Simulación de grandes remolinos
Fronteras sumergidas
Modelo de tensión de equilibrio
Constante de von Kármán
Velocidad de corte
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El objetivo de este trabajo es proponer un nuevo modelo de pared para flujos separados que se combina con la simulación de grandes remolinos (LES) del campo de flujo en todo el dominio. El modelo está diseñado para ofrecer resultados razonablemente buenos para aplicaciones de ingeniería donde la resolución de la malla es generalmente gruesa. Dado que en aplicaciones prácticas una geometría puede compartir límites ajustados al cuerpo y límites sumergidos, se introducen dos metodologías diferentes, una para mallas ajustadas al cuerpo y otra diseñada para límites sumergidos. El punto de partida de los modelos es el conocido modelo de tensión de equilibrio. El modelo para mallas ajustadas al cuerpo utiliza la evaluación dinámica de la constante de von Kármán de Cabot y Moin (Flow, Turbulence and Combustion, 2000, 63, pp. 269-291) de una manera nueva para modificar el cálculo de la velocidad de corte que se necesita para la evaluación de la tensión de corte en la pared y los gradientes de velocidad cercanos a la pared, basándose en la ley de la pared para obtener tensores de tasa de deformación. El modelo de capa de pared para límites sumergidos es una extensión del trabajo de Roman et al. (Physics of Fluids, 2009, 21, p. 101701) y utiliza un criterio basado en el signo del gradiente de presión, en lugar de uno basado en la velocidad de fricción en el punto de proyección, para construir la velocidad bajo un gradiente de presión adverso y donde el nodo computacional cercano a la pared se encuentra en la región logarítmica, con el fin de capturar la separación del flujo. El rendimiento de los modelos se prueba en dos geometrías bien estudiadas, la colina bidimensional aislada y la colina bidimensional periódica, respectivamente. También se realiza un análisis de sensibilidad de los modelos. En general, los modelos son capaces de predecir las estadísticas de primer y segundo orden de manera razonable, incluyendo la posición y extensión de la región de separación descendente.
Descripción
El objetivo de este trabajo es proponer un nuevo modelo de pared para flujos separados que se combina con la simulación de grandes remolinos (LES) del campo de flujo en todo el dominio. El modelo está diseñado para ofrecer resultados razonablemente buenos para aplicaciones de ingeniería donde la resolución de la malla es generalmente gruesa. Dado que en aplicaciones prácticas una geometría puede compartir límites ajustados al cuerpo y límites sumergidos, se introducen dos metodologías diferentes, una para mallas ajustadas al cuerpo y otra diseñada para límites sumergidos. El punto de partida de los modelos es el conocido modelo de tensión de equilibrio. El modelo para mallas ajustadas al cuerpo utiliza la evaluación dinámica de la constante de von Kármán de Cabot y Moin (Flow, Turbulence and Combustion, 2000, 63, pp. 269-291) de una manera nueva para modificar el cálculo de la velocidad de corte que se necesita para la evaluación de la tensión de corte en la pared y los gradientes de velocidad cercanos a la pared, basándose en la ley de la pared para obtener tensores de tasa de deformación. El modelo de capa de pared para límites sumergidos es una extensión del trabajo de Roman et al. (Physics of Fluids, 2009, 21, p. 101701) y utiliza un criterio basado en el signo del gradiente de presión, en lugar de uno basado en la velocidad de fricción en el punto de proyección, para construir la velocidad bajo un gradiente de presión adverso y donde el nodo computacional cercano a la pared se encuentra en la región logarítmica, con el fin de capturar la separación del flujo. El rendimiento de los modelos se prueba en dos geometrías bien estudiadas, la colina bidimensional aislada y la colina bidimensional periódica, respectivamente. También se realiza un análisis de sensibilidad de los modelos. En general, los modelos son capaces de predecir las estadísticas de primer y segundo orden de manera razonable, incluyendo la posición y extensión de la región de separación descendente.