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Estudio Numérico del Flujo Descendente de un Escalón con un Cilindro Parte 1: Validación de las Simulaciones Numéricas

Autores: Abdollahpour, Milad; Gualtieri, Paola; Vetsch, David F.; Gualtieri, Carlo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Estudio Numérico del Flujo Descendente de un Escalón con un Cilindro Parte 1: Validación de las Simulaciones Numéricas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Flujo de paso hacia atrás
Separación
Reatachamiento
Estructura de flujo 2D
Flujo laminar
Flujo turbulento

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El flujo de paso hacia atrás (BFSF) es un problema clásico en mecánica de fluidos, ingeniería hidráulica y hidráulica ambiental. La naturaleza de este flujo, que consiste en separación y reatachamiento, lo convierte en un problema digno de investigación. En este estudio, dividido en dos partes, se investigó el efecto de un cilindro colocado aguas abajo del escalón en la estructura del flujo 2D. En la Parte 1, se validó el BFSF 2D clásico utilizando OpenFOAM. Las características del BFSF (reattachment, zona de recirculación, perfil de velocidad, coeficiente de fricción de piel y coeficiente de presión) se validaron para un número de Reynolds de altura de escalón en el rango de 75 a 9000, abarcando tanto flujo laminar como turbulento. Los resultados numéricos a diferentes números de Reynolds de flujo laminar y cuatro modelos de turbulencia RANS (k- estándar, k- RNG, k- estándar y k- SST) mostraron una buena concordancia con los datos de la literatura. En flujo laminar, el error promedio entre los resultados numéricos y los datos experimentales para los perfiles de velocidad y longitudes de reatachamiento y el coeficiente de fricción de piel fue inferior al 8.1, 18 y 20%, respectivamente. En flujo turbulento, el modelo k- estándar fue el más preciso en predecir los coeficientes de presión, el coeficiente de fricción de piel y la longitud de reatachamiento con un error promedio inferior al 20.5, 17.5 y 6%, respectivamente. En la Parte 2, se investigó el efecto en la estructura del flujo 2D de un cilindro colocado en diferentes ubicaciones horizontales y verticales aguas abajo del escalón.

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