Resumen:
Se estudió el uso de un modelo de simulación de grandes escalas para la resolución numéricadel problema de Rayleigh-Bénard para un fluido en una cavidad rectangular bidimensional pararelaciones de caja de Γ = 3, con un Pr = 0,71 y para valores de Ra de 5x10(a la 3) a 10(a la 9). Se haceuso de un formalismo general desarrollado por el director de la tesis que permite deducir talmodelo (modelo de subgrilla) de manera no sesgada, a partir de las ecuaciones fundamentales. Para la discretización del problema se empleó un esquema de diferencias finitas de primer orden,se trabajó con mallas uniformes y no se realizó un modelado de las capas límite. Se estudió elalcance del modelo empleado bajo diferentes resoluciones de malla, tanto con celdas cuadradascomo rectangulares. Las soluciones obtenidas con el modelo LES se contrastaron con solucionesanálogas resueltas con DNS mediante mallas de mayor resolución. Los valores de Nu de cadasolución fueron comparados frente una curva de valores experimentales de Nu, como método dereferencia a posteriori para la selección de soluciones. En el uso de mallas con celdas rectangularesse encontró una invariancia de escala de la longitud de filtrado ante una disminución en laresolución horizontal de las mallas, al menos para una cota δx=δy ≤ Γ , con una disminuciónen el valor de Nu menor al 12%. Esta invariancia de escala fue aprovechada para disminuir lostiempos de cálculo en la resolución de cavidades con relación Γ = 4 y Γ = 8 para casos de Ra 10(a la 7) y 2,2x10(a la 9). Las resultados obtenidos fueron contrastados satisfactoriamente con simulacionesextraídas de un trabajo previo resueltas con una versión modificada del modelo k-ε con mallasde mayor resolución. En todos los contrastes realizados se encontraron similitudes en la dinámicay morfología de las estructuras convectivas más grandes formadas. Las principales diferenciasfueron encontradas en la existencia y posición de estructuras convectivas menores y en el entornode los bordes de la cavidad. En todas las soluciones se observó la existencia de longitudesóptimas de filtrado. Tanto este fenómeno como la ubicación de las diferencias entre solucionesson parcialmente atribuibles a la carencia de un modelado de las capas límite.
Citación:
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Gulich, Ernesto Ivan. (2016). Estudio de flujos convectivos por medio de simulaciones de grandes escala. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000022_Gulich
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Gulich, Ernesto Ivan. "Estudio de flujos convectivos por medio de simulaciones de grandes escala". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2016.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nFIS000022_Gulich
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