Tesis:
Soluciones para flujos en fluidos incomprensibles estacionarios en un sistema curvilineo no ortogonal en dominios irregulares
- Autor: VILLANUEVA ESPINOSA, Hugo
- Título: Soluciones para flujos en fluidos incomprensibles estacionarios en un sistema curvilineo no ortogonal en dominios irregulares
- Fecha: 1998
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
- Departamentos: SIN DEPARTAMENTO DEFINIDO
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: MONSO DE PRAT, José Luis
- Resumen: En esta tesis se ha desarrollado un modelo numérico basado en las ecuaciones de Navier-Stokes para simular flujos en fluidos incompresibles estacionarios alrededor o a través de dominios irregulares. Dichas ecuaciones se fundamentan en las leyes de conservación de la masa y del momentum y permiten modelar una gran variedad de fenómenos físicos. Así mismo, se presenta una descripción matemática del problema en términos de un sistema en coordenadas curvilíneas no ortogonales, proponiéndose diferentes formulaciones originales de las ecuaciones diferenciales parciales que describen el comportamiento del flujo en dominios irregulares arbitrarios. Su discretización se ha obtenido mediante una combinación del método de volumen finito y diferencias finitas, utilizando una malla alternada para las variables hidrodinámicas. Las ecuaciones diferenciales resultantes son no lineales, por lo que se ha empleado un método numérico iterativo para solucionarlas. De las distintas formulaciones posibles se han escogido aquellas en que las velocidades del fluido son tangentes a las líneas coordenadas del sistema curvilíneo. A su vez, se han introducido unos parámetros originales en la ecuación de relajación, basados en las características geométricas de la malla, evitando así posibles oscilaciones de los campos de velocidades y presiones originadas por cambios bruscos de las líneas coordenadas. Este planteamiento supone una mejora significativa en el algoritmo que soluciona el acoplamiento de las ecuaciones del momentum y continuidad. Por otra parte, se ha efectuado una revisión crítica de los algoritmos adoptados para solucionar el acoplamiento de dichas ecuaciones haciendo especial énfasis en las ventajas e inconvenientes de cada uno de estos esquemas numéricos. El método presentado en esta tesis se ha calibrado con soluciones analíticas existentes, tanto para flujos viscosos como para no viscosos, en dominios de geometría arbitraria. La concordancia entre valores analíticos y los predichos numericamente ha demostrado la buena precisión, consistencia y estabilidad del método propuesto. El sistema propuesto ha sido también aplicado en casos en que no se dispone de soluciones analíticas, como por ejemplo en presencia de dominios cuya geometría presenta una fuerte irregularidad, obteniéndose resultados razonables con la experiencia