Simulación numérica y tridimensional de flujo bifásico aire-agua patrón estratificado a través de una válvula de compuerta de 2” dn

Brito Ferranti, Diego Alberto

Tutor: Rosales, Wilber

Resumen

Esta investigación fijó como objetivo modelar el comportamiento del flujo bifásico aire-agua cuando pasa a través de una válvula de compuerta de dos pulgadas de diámetro nominal (2” DN) empleando técnicas de dinámica de fluidos computacional, específicamente el programa ANSYS v-15.0 en su módulo CFX 15. Para cumplir este objetivo se realizó inicialmente la descripción de los modelos matemáticos que definen el comportamiento del multiplicador de presión bifásico. Se utilizaron cinco modelos: Lockhart-Martinelli, Chisholm, HEM, Morris y Simpson. Preliminarmente, se realizó el análisis computacional del flujo monofásico a través de la válvula de compuerta, con el fin de obtener el coeficiente de resistencia (K) que caracteriza a la válvula, parámetro necesario para calcular la caída de presión monofásica, utilizando los modelos de turbulencia presentes en CFX: K-ε, K-ε RNG, K-ω, SST y ORS; obteniendo como resultado que los modelos de turbulencia utilizados describen adecuadamente el comportamiento del coeficiente de resistencia, así como los valores de la caída de presión monofásica. Finalmente, se realizó el análisis computacional del flujo bifásico, utilizando los mismos modelos de turbulencia, con el fin de determinar la caída de presión bifásica correspondiente a cada modelo y calcular el multiplicador de presión. Los resultados obtenidos se compararon con los modelos matemáticos y la data experimental desarrollada por Alimonti, lo cual permitió concluir que el modelo de turbulencia que mejores resultados presenta respecto a los cinco modelos matemáticos descritos es el K-ε RNG, mostrando mayor cercanía al modelo matemático de Chisholm, con el cual exhibe errores relativos porcentuales mínimos y máximos oscilantes en el orden de [3,5% - 6,5%]; además que el modelo ORS es el que define mejor el fenómeno bifásico respecto a los resultados experimentales de Alimonti presentado errores relativos que varían en el rango de [0,70% - 17,6%]. Palabras clave: Flujo monofásico, flujo bifásico, válvula de compuerta, coeficiente de resistencia, multiplicador de presión.

Palabras clave

Documento

MEC201724154065APG.pdf

Ficha original en el repositorio institucional de la UNET

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