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
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
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.
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.