CFD-15. Simulación con Modelo de Escala Adaptativa

Con esta entrada sobre Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) terminamos la serie de casos relacionados con el modelado de la turbulencia. Trataremos en este ejemplo el método SAS (Scale-Adaptive Simulation) que resuelven las estructuras turbulentas adaptando la escala de resolución al tamaño de malla y paso de tiempo empleados.

De esta forma, se puede obtener una solución similar a la de un método RANS estacionario en zonas de bajo interés y una solución de mejor resolución como la del IDDES en zonas donde se desee una mayor precisión.

Modelo CFD

Estudiaremos en este caso la calle de vórtices que aparece tras un obstáculo en el campo fluido.  El mallado se importa desde un archivo de Ansys Fluent. Este se muestra a continuación:

Mallado del dominio CFD donde se realiza la simulación

Como condiciones de contorno se colocan simetrías en las paredes laterales, un outlet a presión atmosférica y un inlet uniforme con velocidad 15 m/s y turbulencia automática de tipo externo.  En la pared del cuerpo se coloca como condición No-Slip Wall.

Simulación CFD y Resultados

Una vez más se calcula primero una solución estacionaria con modelo de turbulencia SST. Estos resultados se exportan con Acutrans para utilizarlos de condición inicial en el posterior análisis transitorio. Este proceso se ha descrito ya en anteriores entradas y también puede encontrarse descrito disponibles en nuestra sección de Descargas.

La zona de recirculación de flujo encaja con lo esperado como muestra la imagen:

Zona de recirculación del análisis estacionario

Sin embargo, este resultado es un promedio temporal. Para poder visualizar bien los patrones del flujo inestable se requiere de un análisis transitorio con un modelo de turbulencia adecuado como es el SAS. En la siguiente imagen se observan los resultados de velocidad del análisis correspondiente:

Campo de velocidades y sus fluctuaciones temporales con modelo de turbulencia SAS

Se comprueba que la zona de recirculación también fluctúa en torno a la correspondiente al promedio, como es de esperar.

Finalmente mostramos los resultados de isosuperficies de Q-Criterion, que permiten en este caso visualizar de forma muy clara los patrones de vórtices generados en el dominio.

Vórtices generados en el flujo por el cuerpo analizado mediante simulación CFD

Con estos resultados concluimos la serie de entradas dedicadas al estudio de la turbulencia y su modelado mediante Mecánica de Fluidos Computacional (CFD). El manejo de estos conceptos y su aplicación a casos industriales son parte del conocimiento del que dispone ICEMM como empresa con amplia experiencia en el análisis y optimización mediante esta tecnología.

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