Simulación de rompevórtices en el colector de entrada de un canal de ensayos

2016

Los canales de ensayos hidrodinamicos son una de las herramientas fundamentales en ingenieria naval para el diseno y optimizacion de formas de buques y otros artefactos navales. El ensayo consiste en hacer circular agua a traves de un modelo, simulando de esta forma el avance del buque. Operando a igualdad de numero de Froude se toman mediciones de ciertos parametros fisicos para luego correlacionarlos con los del buque real. Las posibles aplicaciones de este metodo alcanzan diferentes ramas de la ingenieria: naval, oceanografica, petroleo y gas, civil, entre otras. Teniendo en cuenta estas consideraciones la Universidad Tecnologica Nacional, Unidad Academica Mar del Plata, decidio el diseno y construccion de un canal de ciclo cerrado con fines didacticos. Con el objetivo de prever posibles fuentes de irregularidad del flujo en la zona de ensayos se analizan los patrones de flujo teniendo en cuenta dos disposiciones del colector de entrada, con y sin placa deflectora, a la vez que s...

2018

Dada la complejidad del flujo en la zona circundante a las embarcaciones, los canales de experiencias han sido una herramienta fundamental en el diseno de las mismas, determinando, entre otras magnitudes, la resistencia al avance tanto por formacion de ola como por efectos viscosos. Un aspecto fundamental de este tipo de instalaciones es el perfil de superficie libre y el resalto producido por el disipador de torbelinos. Debido a su resistencia hidraulica, dicha componente puede ocasionar una variacion significativa en el perfil de alturas de la superficie libre. En este trabajo se modela computacionalmente el regimen de flujo en el canal, teniendo en cuenta la geometria del mismo y las diferentes alturas y caudales de trabajo. Los objetivos principales de este trabajo son: determinar si la obstruccion provocada por el rompevortices introduce perturbaciones significativas de la superficie libre en la zona de ensayos sin recurrir a costosos modelos fisicos a escala; validar la hipote...

Mecánica Computacional, 2021

Los canales de experiencias hidrodinámicas son una de las principales herramientas de la ingeniería naval para el diseño de buques. En este tipo de experiencias se toman mediciones de determinados parámetros físicos para luego correlacionarlos con los del buque real. Con estos fines, la UTN Facultad Regional Mar del Plata diseñó y e inició las primeras etapas de construcción de un canal de ciclo cerrado con fines académicos. En este trabajo se estudian los efectos que introducen la cercanía del fondo y las paredes laterales del canal en el flujo alrededor del modelo en contraste con las condiciones operativas reales. Se procura determinar el factor de escala ideal para realizar los ensayos en el canal existente utilizando las formulaciones de volúmenes finitos para resolver las ecuaciones de gobierno (Navier-Stokes) y de transporte de superficie libre. Se obtienen datos de la variación de la resistencia al avance en función del número de Froude para diferentes relaciones del factor de obstrucción.

Mecánica Computacional, 2019

Resumen. El modelado computacional del comportamiento de un buque en el mar requiere capturar con precisión complejos fenómenos como los de superficie libre, formación de capa límite, predicción del flujo viscoso turbulento, formación de vórtices, interacción fluido-estructura, cavitación, entre otros. El objetivo del presente trabajo es validar una técnica para el modelado de la superficie libre para casos tridimensionales y estimación de efectos de arrastre, aplicable a posteriores trabajos de optimización de formas de cascos. En este trabajo se toma el casco W4210, perteneciente a la "Serie 60" y se calculan los coeficientes de arrastre utilizando las formulaciones de volúmenes finitos, mediante el software ANSYS Fluent, para resolver las ecuaciones de gobierno (Navier-Stokes) y de transporte de superficie libre. Para la generación geométrica se utiliza modelado paramétrico con scripts de Python mediante la plataforma GNU Salome. Los resultados obtenidos son consistentes con los resultados experimentales.

2016

En los procesos de alquilacion el material a procesar, que incluye olefinas, ingresa al reactor a traves de un conjunto de inyectores y se mezcla con el acido fluorhidrico. Cuando el hidrocarburo entra en contacto con el acido, se produce una reaccion instantanea. Esta reaccion requiere del contacto entre el material de carga y el catalizador, de modo que resulta critico lograr una buena atomizacion y distribucion uniforme de los hidrocarburos en el flujo de acido. Este trabajo muestra la implementacion y resultados de la simulacion numerica del flujo de hidrocarburos desde un conjunto de 34 inyectores hacia un conducto vertical con acido fluorhidrico. Ambas sustancias se encuentran en fase liquida y sus densidades estan en relacion 0.62:1. En una primera etapa, con el objetivo de validar el modelo y contar con datos experimentales, se llevo a cabo un estudio experimental y numerico del flujo de agua coloreada a traves de un unico inyector, ingresando en un tanque lleno con agua lim...

Resumen. La cavitación es un complejo fenómeno físico que se presenta generalmente en flujos turbulentos afectado por varios factores, como la presión del sistema y la concentración de gases no condensables disueltos. Para analizar este comportamiento se han desarrollado modelos matemáticos, algunos de los cuales se encuentran dentro de software de simulaciones comerciales. Para ser aplicados, junto con modelos de turbulencia, deben fijarse cierto número de parámetros de calibración que han sido establecidos sólo para un número reducido de tipos de flujo (geometrías simples, variables del fluido típicas, flujo no desprendido, etc.). Cuando empieza a aparecer el flujo reverso, incluso en geometrías simples, la capacidad de predecir correctamente el fenómeno de cavitación es menor y se cree que un estudio cuidadoso de sensibilidad de parámetros es útil a la hora de realizar aplicaciones de simulación a casos industriales. Este trabajo amplía resultados ya obtenidos anteriormente, estu...

2012

Resumen. Se presenta un esquema explícito para simulación de flujos compresibles no viscosos en dominios tridimensionales (3D). El sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales se resuelve utilizando el método de los Elementos Finitos (MEF) para la discretización espacial. Para resolver los problemas de estabilidad de origen numérico se utilizo una variante de la formulación conocida como "Streamline-Upwind/Petrov-Galerkin" (SUPG) de alto orden. Este método es acompañado por un término de captura de choque que provee estabilidad en las discontinuidades. El código fue validado resolviendo distintos problema test que permitieron analizar la precisión de los resultados. Además se muestran los resultados numéricos y desempeño computacional de varios ejemplos para flujos en régimen transónico, supersónico e hipersónico. En el caso de flujos hipersónicos se utilizan correlaciones termodinámicas de aire en equilibrio termoquímico.

2016

El tejido sanguineo humano es un fluido biologico complejo con un porcentaje en volumen cercano al 45 de componentes celulares suspendidos en plasma respecto al volumen total en una proporcion de aproximadamente cinco a seis millones de celulas por microlitro de sangre. Los componentes celulares constituyen la fase solida del tejido y el plasma su fase liquida. El fraccionamiento de este tejido en sus fases componentes resulta de gran importancia para la practica clinica, la investigacion biologica y la bioingenieria en el diseno de nuevas aplicaciones, algunas de ellas tendientes a la restitucion de determinadas funciones fisiologicas. En este trabajo se presentan modelos fisicos en geometrias simplificadas y simulaciones computacionales para fraccionar parte del plasma del tejido sanguineo circulante como una fase liquida libre de celulas. El plasma se modela como un fluido con propiedades similares a las del plasma sanguineo humano. Los componentes celulares se modelan mediante g...

2011

Resumen. Se presenta un esquema explícito para simulación de flujos compresibles viscosos y no viscosos en dominios bidimensionales (2D) de fluidos newtonianos. El sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales se resuelve utilizando el método de los Elementos Finitos (MEF) para la discretización espacial. En cuanto a la discretización temporal se implemento un algoritmo basado en los métodos de Runge-Kutta que permite la elección del orden de precisión deseado. Para resolver los problemas de estabilidad de origen numérico se utilizo una variante de la formulación conocida como "Streamline-Upwind/Petrov-Galerkin" (SUPG) de alto orden. Este método es acompañado por un término de captura de choque que provee estabilidad en las discontinuidades. El código fue validado resolviendo distintos problema test que permitieron analizar la precisión de los resultados y la eficiencia del algoritmo. Además se muestran los resultados numéricos y desempeño computacional de varios ejemplos para flujos en régimen transónico, supersónico e hipersónico. En el caso de flujos hipersónicos se utilizan correlaciones termodinámicas de aire en equilibrio termoquímico.