El objetivo de este trabajo es la validación del código computacional desarrollado en OpenFOAM, que posteriormente se empleará en la simulación del comportamiento del prototipo utilizado para la detección de radiación Cherenkov ubicado en la Puna Salteña. La necesidad de contrastar datos experimentales con los obtenidos por el código mencionado motivó a la realización de experiencias a escala de laboratorio. El abordaje experimental consistió en calentar agua contenida en un recinto cilíndrico a través de sus paredes laterales hasta alcanzar el estado cuasi-estacionario, y determinar un intervalo de tiempo en el cual los resultados numéricos mantienen un error relativo dentro de los margenes aceptables. También se realizaron experiencias de calentamiento con un flujo de calor constante por la pared lateral, seguido del enfriamiento del sistema debido a la interacción con la temperatura ambiente. Durante los ensayos, se registraron medidas de temperatura en el interior del fluido y en la pared del recinto. La configuración del sistema consiste en un recipiente cilíndrico de vidrio, rodeado por un calefactor en la pared lateral con la tapa y base aisladas. El rango del número de Rayleigh estudiado es de 9.26 × 106 - 2.32 × 107 , de Prandtl 4.31 - 7.37 y la relación de aspecto (Altura/Radio) de 2.31 - 2.58. La simulación se realizó con el solucionador transitorio BuoyantPimpleFoam de OpenFOAM v.9, en dos dimensiones. Se consideraron tres tamaños de mallas: 30 y 80, 50 y 130, 70 y 180, divisiones radial y axial, respectivamente; confirmando que la segunda malla es capaz de generar resultados aceptables. Luego, se compararon los datos medidos de temperatura en el interior del fluido y los simulados. Los errores absolutos y cuadrático medio determinados no superan 0,5 oC. De este modo los resultados de las simulaciones obtenidas en las condiciones mencionadas, concuerdan con los datos experimentales obtenidos en las distintas condiciones ensayadas, lo cual permitirá ajustar la herramienta computacional para la descripción del comportamiento térmico de grandes tanques de agua bajo las condiciones meteorológicas reales
The aim of this work is the validation of a computational code developed in OpenFOAM, which will subsequently be used to simulate the behavior of the prototype employed for Cherenkov radiation detection, located in the Puna Salteña. The need to compare experimental data with numerical results obtained from the computational code motivated the performance of laboratory-scale experiments. The experimental approach consisted of heating water contained in a cylindrical vessel through its lateral walls until a quasi-steady state was reached, and determining the time interval in which the numerical results remain within acceptable relative error margins. Additional experiments involved heating through a constant heat flux applied to the lateral wall, followed by cooling due to ambient temperature. Temperature measurements were recorded during the tests inside the fluid and on the wall of the enclosure. The system configuration consists of a cylindrical glass vessel surrounded by a heater on the side wall, with the top and bottom surfaces thermally insulated. The Rayleigh number range studied is 9.26×106 - 2.32×107 , Prandtl’s 4.31 - 7.37 and the aspect ratio (Height/Radius) of 2.31 - 2.58. The simulation was carried out using the BuoyantPimpleFoam transient solver of OpenFOAM v.9, in two dimensions. Three mesh sizes were considered: 30 and 80, 50 and 130, 70 and 180, radial and axial splits, respectively; confirming that the second mesh is capable of generating acceptable results. In addition, the measured data of temperature inside the fluid and the simulated data were compared. The absolute and root mean square errors determined do not exceed 0,5 oC. Thus, the simulation results obtained under the conditions analyzed are in good agreement with the experimental data for the different test cases, allowing the computational tool to be adjusted for describing the thermal behavior of large water tanks under real meteorological conditions
| Título: | Estudio experimental y numérico de la convección natural de agua en una cavidad cilíndrica cerrada |
| Título alt: | Experimental and numerical study of natural water convection in a closed cylindrical cavity |
| Autor: | Laspiur, Marta Roxana; Vilte, María del Socorro; Salazar, Germán Ariel; Martinez, C.; Dominguez, Dante Orlando; Rovero, Adrián Carlos |
| Fecha: | 2026-03 |
| Título revista: | Anales AFA |
| Editor: | Asociación Física Argentina |
| Handle: | https://hdl.handle.net/20.500.12110/afa_v37_n01_p021 |
| Ciudad: | Villa Martelli, Buenos Aires |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | CONVECION NATURAL; CAVIDAD CILINDRICA; OPENFOAM |
| Keywords: | NATURAL CONVECTION; CYLINDRICAL CAVITY; OPENFOAM |
| Año: | 2026 |
| Volumen: | 37 |
| Número: | 01 |
| DOI: | https://doi.org/10.31527/analesafa.2026.37.1.21-28 |
| Título revista abreviado: | An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) |
| ISSN: | 1850-1168 |
| Formato: | |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/afa/afa_v37_n01_p021.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/afa/document/afa_v37_n01_p021 |
