dinÁmica de fluidos computacional en la resolucion de problemas prÁcticos de ingenierÍa william...

DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL EN LA RESOLUCION DE PROBLEMAS

PRÁCTICOS DE INGENIERÍA

William Vicente y Rodríguez

Febrero de 2011

Coordinación de Ingeniería de Procesos Industriales y Ambientales

DINAMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL

• Se basa fundamentalmente en la solución numérica de las ecuaciones de Navier-Stokes

•Permite resolver y analizar problemas que involucran flujos de fluidos

•Proporciona información completa y detallada de las variables del flujo

•Más económica que el trabajo experimental

ALTERNATIVAS DE SIMULACIÓN

• DNS (Simulación Numérica Directa) Solución de ecuaciones sin ninguna aproximación (costosa)

ALTERNATIVAS DE SIMULACIÓN

• RANS (Ecuaciones promediadas) Promedia escalas espaciales y temporales, de las fluctuaciones turbulentas Resuelve las ecuaciones de transporte en términos de variables medias del

sistema Uso extenso en casos prácticos industriales

ALTERNATIVAS DE SIMULACIÓN

• LES (Simulación de Grandes Escalas) Filtrado de escalas. Simulaciones tridimensionales y temporales

MODELO AERODINÁMICA

• Ecuaciones de conservación Eulerianas, promediado de Favre o Reynolds:

– Continuidad– Cantidad de movimiento– Magnitudes turbulentas (k, e, esfuerzos de Reynolds ...)– Especies químicas

Forma general

FASES EN LA CFD

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

•CombustiónInyectores, quemadores, mezclas

•Hidráulica Ríos, lagos, estructuras hidráulicas

•TurbulenciaModelos turb., estructuras turb., estadística

•Contaminación de aire y aguaAmbiental, accidentes industriales

•Diseño de casasVentilación, incendios, diseño ecológico

•Transferencia de calorIntercambiadores de calor, convección natural/forzada

TRABAJOS REALIZADOS

INTERIOR DE PUERTA DE ESTUFA

Termografía (experimental)Simulación numérica

• Transferencia de calor en el interior de la puerta

MEZCLADOR PRIMARIO – ESTUFA DOMÉSTICA

Gas Butano

• Arrastre de aire para la combustión

Mejorar aprovechamiento del combustible

QUEMADOR DE ESTUFA DOMESTICA

Contornos de combustible

FLUJO EN ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS

• Efecto de las estructuras

Experimento-Laboratorio

Simulación numérica

Rápido escalamiento

Esófago

TRANSPORTE PERISTÁLTICO

Campo de Velocidad

Marcador

Esófago

TRANSPORTE PERISTÁLTICO

INTERCAMBIADORES DE CALOR

Mejor aprovechamiento del calor residual

• Flujo en intercambiadores de calor compacto

FLUJO ALREDEDOR DE PRISMAS

Permite conocerLa interacción delfluido alrededor de cuerpo.

VibracionesFuerzas

FLUJO DE AIRE EN CASAS

El flujo de aire por ventilación, calentamiento/enfriamiento ambiental,gases de combustión (incendio) o explosionesse pueden realizar con este tipo de estudios

CONCLUSIONES

• Simula adecuadamente el flujo• Económica• Versatil – Geometría y Escala • Complementaria a la experimentación

Requiere de validación

LABORATORIO DE DINÁMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL

Grupo de investigación

Investigadores• Martin Salinas• William VicenteEstudiante Doctorado• Eliseo MartínezEstudiantes Maestría• Jonathan Sánchez• José Manuel Cubos• Christian Lagarza• Milton Álvarez• Erick Barrera• Marco de la LamaEstudiantes Licenciatura• Hugo Mendoza• Christian López