Simulación numérica experimental de un canal con un nuevo modelo de rugosidad artificial

Abstract:

Para canales alojados en tierra, revestidos en piedra o de hormigón, se deben considerar las velocidades máximas a las que puede circular un fluido, debido a que velocidades muy altas del agua pueden provocar erosión en el canal, arrastres de material del lecho, lavado de finos; de esta manera el canal pierde su vida útil muy rápidamente y se deben realizar mantenimientos muy seguidos lo cual encarece la obra. Se han propuesto en la actualidad el uso de rugosidad artificial en canales de alta pendiente para el control de la velocidad, y de esta manera proteger los canales de eventos que puedan deteriorarlos. Para el análisis de estos elementos se utilizan programas de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) los cuales resuelven las ecuaciones de gobierno de flujo de Navier – Stokes de forma iterativa, de esta manera, haciendo más sencillo el análisis de lo que puede ocurrir en las obras hidráulicas antes de su construcción. Debido al incremento de la capacidad computacional usar esta metodología se ha vuelto algo sencillo para muchos casos de estudio. En el presente trabajo de titulación se utiliza como base el canal ubicado en el Laboratorio de Hidráulica y Mecánica de Fluidos de la Universidad de Cuenca, para realizar una simulación numérica ubicando un modelo de rugosidad artificial dentro del canal utilizando la herramienta computacional de análisis OpenFoam y la herramienta de post procesamiento Paraview. Se realiza una simulación inicial de calibración para replicar en el modelo computacional todas las variables que se miden en el laboratorio, se determina el coeficiente de rugosidad absoluta para el canal. Finalmente se realiza tres simulaciones, cada una con un modelo de rugosidad artificial diferente, luego se compara la efectividad de cada una entre sí y con respecto al modelo teórico. Se determina el modelo de rugosidad artificial que mejor disipa la energía o que reduce más la velocidad del agua, utilizando mediciones de velocidad y régimen de flujo

Año de publicación:

2019

Keywords:

• VELOCIDAD
• CANAL
• Rugosidad Artificial
• SIMULACIÓN NUMÉRICA
• Ingeniería civil
• CAUDAL

Fuente:

rraae