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2017 · Pregrado · Ingeniería Mecánica

Simulación computacional del cierre rápido de un conducto con flujo incompresible

Torres Márquez, Kelly Andreina

Tutor: González Trejos, Fernando

Resumen

Para la presente investigación del fenómeno de golpe de ariete se utilizó un modelo computacional con una cámara de aire y un flujo de agua en el conducto, el conducto tiene una contracción que se irá cerrando gradualmente mediante una malla dinámica, ajustada para conseguir un cierre del 94% del área de flujo en un tiempo de 0.15 s. Los modelos computacionales que se emplearon fueron: Para la turbulencia fue el k-e realizable, el VOF para el flujo multifásico y el esquema PRESTO! para la interpolación de la presión. Un aspecto que se tuvo en cuenta después de estabilizar el sistema para un flujo de entrada de 1 m/s con la cámara inicialmente llena de aire en estado estable, fue la dependencia del resultado con respecto al tiempo, para ello se inició un estado transitorio con un tamaño de paso de 0.001 s, para un número de Courant de uno, comprobando que la estabilidad hidrodinámica era independiente del tiempo para la fase líquida, pero para la fase gaseosa no, por ello tuvo que iterarse 2.45 s de tiempo de flujo para conseguir dicha estabilidad. Después de ello se procedió al cierre gradual del conducto con una malla dinámica siguiendo el UDF In- Cylinder del ANSYS Fluent®, los resultados muestran un incremento de la presión de hasta 32,28 veces la presión antes del cierre del conducto, alcanzando valores de hasta un 97% de sobrepresión respecto al límite mínimo según la ecuación de Michaud para el fenómeno estudiado. Haciendo una proyección del cierre completo se puede concluir que el sistema sobre estima la sobrepresión en un 13.14% respecto al máximo de la ecuación de Michaud con lo cual se valida el modelo computacional y los modelos empleados en describir el fenómeno de golpe de arietehidráulico.

Palabras clave

Documento

MEC201719385145PEG.pdf

Ficha original en el repositorio institucional de la UNET

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