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Una Solución Analítica para el Flujo Laminar No Estacionario en Tubos con un Grosor de Pared Cónico

Autores: Wiens, Travis; Etminan, Elnaz

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Una Solución Analítica para el Flujo Laminar No Estacionario en Tubos con un Grosor de Pared Cónico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Flujos de fluidos
Tubos
Respuesta de presión transitoria
Velocidad de onda
Solución analítica
Flujo laminar dinámico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los flujos de fluidos transitorios a través de tubos son críticos en temas como el golpe de ariete, las bombas de émbolo y la dinámica de tuberías. Si bien existen soluciones analíticas en la literatura para geometrías simples como diámetros de tubos cónicos y no cónicos, una área que falta es el caso en el que la velocidad de la onda cambia a lo largo de la longitud. Un ejemplo de esto es una tubería flexible con un grosor de pared cónico. Para calcular la respuesta de presión transitoria de tal sistema, anteriormente se requería un método de características (MOC) en cuadrícula que era computacionalmente costoso. Este artículo describe una solución analítica para el flujo laminar dinámico de líquido en un tubo donde la velocidad de la onda varía a lo largo de su longitud. Esta solución en el dominio de la frecuencia incluye efectos de fricción dependientes de la frecuencia. Se utiliza una comparación con una solución de método de características (MOC) para verificar la solución. El artículo también discute algunos problemas numéricos y proporciona un método aproximado que se puede utilizar para cálculos de alta frecuencia donde una precisión numérica limitada puede causar errores. Finalmente, se presenta una comparación preliminar del rendimiento computacional, en la que el nuevo método es un orden de magnitud más rápido de calcular que una solución MOC.

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