Post on 29-Jan-2021
Control del comportamiento de la capa límite utilizando chorros sintéticos: Análisis topológico
Autores: Antonio Gutiérrez Santillán
Rubén Ávila Rodríguez
23 de noviembre
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• Esquema– Introducción
– Modelo físico
– Modelo matemático
– Método numérico
– Casos de validación
– Casos de estudio
– Resultados
– Conclusiones
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• Introducción– Separación de la capa límite
• Se da cuando la capa límite literalmente se desprende de la superficie.
• Se puede identificar encontrando las singularidades en las ecuaciones de Navier-Stokes.
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– Nodos singulares 3-D
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Délery,J.(2013)
Formas que adquieren los nodos singulares en las ecuaciones de N-S Délery,J.(2013)
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– Nodos singulares 3-D
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Délery,J.(2013) Licencia Creative Commons.
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• Uso de los chorros sintéticos– Modificar los coeficientes de arrastre y sustentación dentro de un
perfil NACA (Moin, D. 2008).
– Aumentar hasta 4.3 veces la disipación de calor dentro de micro-canales (Narayanaswamy 2010).
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• Modelo físico
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• Modelos matemáticos que gobiernan a los fluidos– Ecuación de continuidad
– Ecuación de Momentum
– Tensor de esfuerzos para el cálculo de las SFL
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• Método de elementos espectrales h/p
– El dominio se dividió en macroelementos, no superpuestos (elementos de forma h).
– Se definen expansiones polinomiales por partes (orden polinomial p) dentro de cada macroelemento.
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• Malla numérica (Miztli Nek5000)– Malla con 43,394
macroelementos hexaédricos
– Orden del polinomio
de expansión igual a p=7
Nodos por macroelemeto=343
No. Aprox nodos=14,884,142
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• Casos de validación, Zhou and Zhong (2009)
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• Pérfil de Blasius para la validación
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“Hairpin Vortex” “Tilted vortex”
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• Casos de estudio
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• Resultados (Criterio-Q y la vorticidad)
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“Hairpin Vortex” “Tilted vortex” Licencia Creative Commons.
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– Líneas de fricción de superficie (Skin Friction Lines-SFL)
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Sección 1 Sección 2 Sección 3 Sección 4
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– Mapa. Efecto de tres chorros sintéticos sobre la zona de recirculación
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– Mapa. Efecto de un chorro sobre la zona de recirculación
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• Conclusiones– El número total de nodos de Miztli empleados para estas
simulaciones han variado entre 40 y 120, obteniendo resultados entre 5 y 7 días.
– Los resultados obtenidos concuerdan con los resultados experimentales y computacionales hechos por Zhou and Zhong (2009) y Zhou and Zhong (2010) .
– Se logró generar un mapa que ayuda a identificar a partir de qué punto los chorros rompen con la zona de recirculación y empiezan a generar nodos tipo (Focus), ayudando de esta manera a controlar los nodos donde se desprende la capa límite.
– Sí se desea ver qué pasa al introducir la ecuación de energía se debe refinar la malla y el tiempo de cómputo incrementaría bastante.
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