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Aplicacin Prctica de Aerodinmica Computacional
(ANSYS-FLUENT)Aplicacin Prctica de Aerodinmica Computacional
(ANSYS-FLUENT)
Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Profesores: Luis Ayuso y
Rodolfo SantSant
Turbulencia. Qu es y su TratamientoTurbulencia. Qu es y su
Tratamiento
Contenido.Turbulencia. Qu es y su Tratamiento.
Contenido.Turbulencia. Qu es y su Tratamiento.
Introduccin. n Clasificacin del movimiento. Efecto de la
viscosidad. Qu es la turbulencia?.
Descripcin de la Turbulencia. n Cascada de energa. Escalas.n
Mtodos de prediccin de la turbulencia. DNS, RANS y LES.
Modelo DNS (Direct Numerical Simulation).
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Modelo RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes).n Boussinesq.
Una-Ecuacin: Spalart-Allmaras. Dos-Ecuaciones: k-e (Standard,
RNG y Realizable), k-w, k-L.
n RSM (Reynolds Stress Modeling).n Modelizado cerca de la pared.
Funcin de pared, Dos-Zonas, Bajo-Re.
Modelo LES (Large Eddy Simulation).
2Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE
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IntroduccinClasificacin del Movimiento de los Fluidos
Viscosos.
IntroduccinClasificacin del Movimiento de los Fluidos
Viscosos.
SEGN LA ESTRUCTURA INTERNA DEL FLUJO:
Movimiento LAMINAR Unas capas deslizan sobre otras sin
mezclarse. En general a velocidades bajas.
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 3
Movimiento TURBULENTO Las capas del fluido se mezclan
entre si por agitacin. El flujo tiende a uniformizarse. Es el ms
frecuente en la
naturaleza.
V
uFluido Ideal
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Introduccin.Efecto de la Viscosidad.
Introduccin.Efecto de la Viscosidad.
Experimento de Osborne REYNOLDS:Profesor de ingeniera britnico.
Estudio de movimiento en tubos (1883).
Laminar
Turbulento
Inyector
agua
tinta
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Conclusin:El cambio de laminar a turbulento depende del parmetro
rvD/m, nmero de Reynolds (Re).
El proceso presenta histresis:v rgimen laminar hasta Re 10.000v
rgimen turbulento hasta Re 2.300
4
c
ccc
lv
=Re
Re
I
10.0002.300
(5.700)(3.000)Entre placas
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Introduccin.Influencia del nmero de Reynolds.
Introduccin.Influencia del nmero de Reynolds.
40 < Re < 150
5-15 < Re < 40
Re < 5
Calle de torbellinos laminares (Von Karman).
Dos torbellinos laminares estables en la estela.
Flujo adherido (sin separacin)
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 5
Re > 3,5106
3105 < Re < 3,5106
150 < Re < 3105
Calle de torbellinos turbulentos, pero ms estrecha que en
laminar.
Transicin de la capa lmite a turbulenta antes del punto de
separacin, estela turbulenta.
Capa lmite laminar hasta el punto de separacin, estela
turbulenta.
(Von Karman).
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Introduccin.Influencia del Reynolds. Transicin a Turbulento
Introduccin.Influencia del Reynolds. Transicin a Turbulento
Flujos Externos.
Flujos Internos.
Rex 500.000 sobre superficiedonde
Otros factores, como la turbulencia de la corriente libre, la
rugosidad superficial, soplado, succin, etc., pueden provocar la
transicin a
etc.,,, hddxL =Red 20.000 en obstculos
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 6
Conveccin Natural.
donde
pueden provocar la transicin a Reynolds menores.
(Nmero de Rayleigh)
(Nmero de Prandtl)
Redh 2.300 en conductos
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IntroduccinQue es la Turbulencia?
IntroduccinQue es la Turbulencia?
Movimiento irregular, no estacionario, en el que las
cantidadestransportadas de masa, cantidad de movimiento, energa,
fluctan conla posicin y con el tiempo.La Turbulencia es
Intrnsecamente Tridimensional y no Estacionaria.
Disipacin de turbulencia generada por una rejillaDisipacin de
turbulencia generada por una rejilla..
Es impredecible en detalle. Contiene gran variedad de
tamaos de torbellinos (escalas).
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 7
Capa lmite turbulenta Capa lmite turbulenta sobresobre una
placauna placa
Disipacin de turbulencia generada por una rejillaDisipacin de
turbulencia generada por una rejilla.. Identificable por patrones
de
torbellinos tpicos: estructuras coherentes. n Las estructuras
coherentes de
gran escala son distintas para cada flujo.
n Los torbellinos pequeos son ms universales.
n La escala grande contiene la mayor parte de la energa.
Estructuraspequeas Estructuras
grandesChorro turbulentoChorro turbulento
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Descripcin de la TurbulenciaCascada de Energa
Descripcin de la TurbulenciaCascada de Energa
Ramificacin de Torbellinos (Vortex Stretching).n Torbellino
implica concentracin de vorticidad (w = V).
La vorticidad se concentra a lo largo de hilos de torbellinos o
en manojos. Los hilos/manojos de torbellinos se deforman por las
velocidades inducidas por los
torbellinos mayores.
Cascada de Energa.n La turbulencia no es un fenmeno de
equilibrio. Decae por disipacin viscosa.
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Se forma un torbellino grande en el flujo principal, aumenta su
energa (generacin de la turbulencia).
La energa es transferida a las escalas pequeas (por la
ramificacin de los torbellinos) donde es disipada (por la difusin
viscosa).
8
La tasa de transferencia de energa de los torbellinos grandes a
los pequeos
-dK/dt
La tasa de disipacin de la energa en los torbellinos pequeos
e = -dk/dt.=
( )2 2 212= + +K U V WEnerga cintica
( )2 2 212k u v w = + +Energa cintica turbulenta
u U u= +
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Descripcin de la Turbulencia Escalas Pequeas vs. Escalas
Grandes
Descripcin de la Turbulencia Escalas Pequeas vs. Escalas
Grandes
Comparando l (escala grande) con h (escala pequea):
donde (Nmero de Reynolds Turbulento).
Consecuencia de las escalas.
h
Re TTu lrm
=
1lh
>>( ) 43 /ReTl
h
1/2Tu k=
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Consecuencia de las escalas.El nmero de celdas.
Ejemplo: flujo en un canal 2D
Ncel ~ (4 l/h)3 o Ncel ~ 64(ReT)9/4donde ReT = ruTH/2m.
ReH = 30.800 ReT ~ 400 Ncel ~ 40x106 !
Solo es abordable para problemas muy sencillos.9
Hl
4 filas y 4 columnas
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Descripcin de la Turbulencia Mtodos de Prediccin de la
Turbulencia
Descripcin de la Turbulencia Mtodos de Prediccin de la
Turbulencia
l h = l/ReT3/4
Cascada de la EnergaInyeccin de energa Disipacin de energa
Torbellinos de disipacinTorbellinos de gran escala Flujo de la
energa
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 10
RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes)
LES (Large Eddy Simulation)
DNS (Direct Numerical Simulation)
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Modelos de Turbulencia.Direct Numerical Simulation (DNS)
Modelos de Turbulencia.Direct Numerical Simulation (DNS)
DNS es la resolucin de las ecuaciones de Navier-Stokes
completas.
C. Mov:
Para el ejemplo del canal 2D:
+
-=
+
j
i
kik
ik
ixU
xxp
xUU
tU
mr
h
4 filas y 4 columnas
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Para el ejemplo del canal 2D:ReH = 30.800Ncel ~ 40x106
N de incrementos de tiempo ~ 48.000
No es adecuado para la aplicacin industrial del CFD.Solo es
abordable para geometras sencillas y Re turbulento pequeo.Es muy
til como herramienta de investigacin.
Comparacin de resultados de los modelos de turbulencia.
11
Hl
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Modelos de Turbulencia. Modelizacin de las Escalas Pequeas
Modelos de Turbulencia. Modelizacin de las Escalas Pequeas
Se pueden utilizar dos mtodos para eliminar la necesidad de
resolver todas las escalas de turbulencia:
Reynolds Averaging (RANS).n Se resuelven las ecuaciones de
transporte para los valores medios.n Se modelizan todas las escalas
de turbulencia.
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Filtering (LES).n Ecuaciones de transporte para las escalas que
se pueden resolver.n Resuelve los torbellinos mayores. Modeliza los
menores.n Inherentemente no estacionario.
Ambos mtodos introducen trminos adicionales que deben ser
modelizados para cerrar el problema.
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Modelo RANS.Descomposicin de la Velocidad
Modelo RANS.Descomposicin de la Velocidad
Consideremos un punto (x) del campo fluido:
Analizando la velocidad:
u'i
ui
u.x cte=r
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
La podemos descomponer como:
13
Uiui
tiempot
( ) ( ) ( ), , ,i i iu x t U x t u x t= +r r r
Velocidadinstantnea
FluctuacinVelocidad
media o principal
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Modelo RANS.Velocidad MediaModelo RANS.Velocidad Media
Flujos estacionarios: Time Averaging
Se denomina con frecuencia Reynolds average a esta media
(temporal).
u
T
( ) ( )0
0
1lim ,t T
i iTt
U x u x t dtT
+
=
r r
( ) ( ) ( ), , ,i i iu x t U x t u x t= +
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Flujos peridicos (o quasi-peridicos): Ensemble Averaging
14
( ) ( ) ( )1
1, lim ,N
ni iN n
U x t u x tN =
= r r
U
n = n del periodo.
( ) ( ) ( ), , ,i i iu x t U x t u x t= +r r r
t
u
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Modelo RANS. Velocidad MediaModelo RANS. Velocidad Media
Contorno de velocidad instantneo.
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Contorno de velocidad medio (Time Averaging)
15Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE
Modelo RANS. Ecuacin de Cantidad de Movimiento
Modelo RANS. Ecuacin de Cantidad de Movimiento
Ecuaciones RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes):Sustituyendo u
= U + u:
Dv pDt
mr t= - + i i ikk i j j
u u uput x x x x
r m
+ = - +
( )( ) ( ) ( )( ) i i i i i ik kk i j j
p pU u U u U uU ut x x x x
r m + + + ++ + = - +
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Reglas: f = F + f y y = Y + y
Operando ...
Aparecen nuevos trminos (esfuerzos turbulentos de Reynolds):
Los esfuerzos de Reynolds son los trminos a modelizar.16
k i j j
+
-=
+
+
j
i
jik
ki
k
ik
i
xU
xxp
xuu
xUU
tU
mr''
-
+
-=
+
ji
j
i
jik
ik
i uuxU
xxp
xUU
tU ''rmr
jiij uuR ''r-=
; 0; 0; 0; F j j Fy j y jy FY j y = = +
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Modelo RANS. La Aproximacin de Boussinesq
Modelo RANS. La Aproximacin de Boussinesq
Por analoga, Boussinesq relaciona los esfuerzos de Reynols con
una viscosidad turbulenta, mt, del flujo medio.
mt es un escalar (Rij queda alineado con Sij).
ijij SR t2m Hay que modelizar mt
( )yx tUy
t m m
= +
+
=i
j
j
iij x
UxUS
21
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Los modelos se clasifican segn el n de ecuaciones resueltas:
Una-Ecuacin (k): Spalart-Allmaras
Dos-Ecuaciones:
(k-e): Standard k-e, RNG k-e, Realizable k-e.(k-w): Standard k-w
(Wilcox) y k-w Shear Strees Transport (Menter).(k-L): Smith.
Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE 17
( )2 2 212k u v w = + +Energa cintica turbulenta.
e = -dk/dtTasa de disipacin turbulenta.
Modelo RANS. Modelo Reynolds Stress Modeling (RSM)
Modelo RANS. Modelo Reynolds Stress Modeling (RSM)
Limitaciones del modelo de Boussinesq: Rij = 2mtSijEs suficiente
con una simple relacin lineal?.
Rij es muy dependiente de las condiciones del flujo y de la
historia. Rij no solamente cambia con el proceso del flujo
medio.
Rij no estrictamente alineado con Sij para flujos con: Cambios
bruscos en la tasa de deformacin del flujo medio. Tasa de
deformacin extra (dilatacin rpida, lnea corriente muy curvada).
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Tasa de deformacin extra (dilatacin rpida, lnea corriente muy
curvada). Flujos rotativos. Flujos secundarios inducidos por los
esfuerzos.
Solucin:
Inconvenientes del Reynolds Stress Modeling (RSM):Necesita ms
potencia de CPU: 5 ecuaciones en 2D, y 7 en 3D.
50-60% ms tiempo por iteracin y 15-20% de memoria
adicional.Puede incrementar mucho n de iteraciones para la
convergencia.
Esfuerzos de Reynolds muy acoplados con el flujo medio.
18
modelizar directamente Rij
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Modelo RANS. Pared: Importancia de la Turbulencia.
Modelo RANS. Pared: Importancia de la Turbulencia.
Las paredes son las principales fuentes de turbulencia.
Para muchas de las aplicaciones de ingeniera es importante
modelizar con precisin la zona prxima a las paredes:
n La correcta prediccin de la resistencia de friccin para flujos
externos, o de la prdida de carga para flujos internos, dependen de
la fidelidad en la prediccin del esfuerzo viscoso en la pared.
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
n La resistencia de presin en cuerpos romos depende sobre todo
del punto de desprendimiento.
n El rendimiento trmico de los intercambiadores de calor, etc.,
se determina por la transferencia de calor a travs de las paredes,
cuya prediccin depende sobre todo de los efectos cerca de esta.
19Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE
Modelo RANS. Pared: Comportamiento Cerca de la Pared
Modelo RANS. Pared: Comportamiento Cerca de la Pared
kU/ut
t
+
n=
uyy/
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Estructura del perfil de velocidad:Capa Interior, subcapa
viscosa.
Ley de fuerzas viscosas, U = f(r, tw, m, y).
Capa de solape. Ley logartmica.Capa exterior. Depende del flujo
medio.
20
Disipacin >> Produccin de k.
Produccin Disipacin de k.Equilibrio turbulento.
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Modelo RANS. Pared: Estrategias Cerca de la Pared
Modelo RANS. Pared: Estrategias Cerca de la Pared
Mtodo de Funcin de Pared
Mtodo de Dos-Zonas y Modelo para Bajo-Re
inner layer
outer layer
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 21
No se resuelve la subcapa viscosa.w Se asume que el centroide de
la celda
adyacente a la pared est el la capa logartmica (y+ =
30-500).
w La informacin del centro de la celda es puenteada por la
funcin de pared.
w Se pueden utilizar en los modelos completamente turbulentos de
Alto-Re.
Se resuelve completamente la regin cerca de la pared, hasta
esta.
w Requiere que la celda adyacente a la pared est en la subcapa
viscosa (y+ < 5).
w Los modelos de Bajo-Re son completamente vlidos a travs de
ella.
w Modelo de Dos-Zonas.Usa modelo ms simple en la subcapa
viscosa.
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Modelo LES.Filtrado
Modelo LES.Filtrado
Para ESTELAS NO ESTACIONARIAS: media espacial (filtro) sobre
cada celda de la malla.
ui
xiD
ui Ui
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
En general,
La velocidad se descompone como:
n Observar que y por tanto, al contrario que en RANS, .
22
donde V es el volumen de la celda
1( , ) ( ', ; ) 'i iv
U x t u x t x dxV
= r r r r r r
i iU u ' 0iu
'i i iu U u= +rr r
Velocidad localFluctuacinVelocidad
media o principal
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Modelo LES.Ecuaciones Principales
Modelo LES.Ecuaciones Principales
Por filtrado (media espacial) de ecuaciones de
Navier-Stokes:
Los trminos de los esfuerzos SGS (subgrid-scale) tij son:
0
( ) 1
i
i
i j iji i
j i j j j
Ux
U UU Upt x x x x x
tn
r
=
+ = - + -
ij i j i ju u U Ut -
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Lij : esfuerzos de Leonard. Interacciones entre las escalas
resueltas.Cij : trmino cruzado. Interacciones entre los trminos
resueltos y los no resueltos.Rij : esfuerzos de Reynolds SGS.
Interacciones entre escalas pequeas no resueltas.
Todos estos trminos se modelizan juntos.23
{' ' ' 'ij i j i j i j i j i jijijij
U U u u U u u U u uRCL
t = - + + +14243 1442443
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Modelos de TurbulenciaResumen
Modelos de TurbulenciaResumen
Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) (media temporal).Flujos
estacionarios o no estacionarios peridicos.
Para cerrar el problema: modelizar los esfuerzos de
Reynolds.Modelos de Boussinesq (Rij=2mtSij): modeliza mt
Una-Ecuacin (Spalart-Allmaras). Funciona bastante bien para
varios tipos de flujos. Dos-Ecuaciones (p.e. k-e). Es uno de los ms
utilizados en el CFD industrial.
Modelizado del Esfuerzo de Reynolds (RSM) (5 ecuaciones en 2D, 7
en 3D)
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
Modelizado del Esfuerzo de Reynolds (RSM) (5 ecuaciones en 2D, 7
en 3D) Necesario para flujos complejos, anistropos.
Opciones para el modelizado cerca de la pared:Funciones de
pared.
No resuelven la subcapa viscosa ni la de solape. Fallan en
esfuerzo en pared.Dos-Zonas y Modelos de Bajo-Re.
Resuelven la subcapa viscosa. Costoso de clculo. Calculan
esfuerzo en pared.
Large Eddy Simulation (LES) (media espacial). Flujos no
estacionarios.
24Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE
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Modelos de TurbulenciaModelos de Turbulencia Disponibles en
FLUENT
Modelos de TurbulenciaModelos de Turbulencia Disponibles en
FLUENT
Aumento del coste de clculo
Modelos RANS
One-Equation ModelSpalart-Allmaras
Two-Equation ModelsStandard k
RNG kRealizable k
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 25
coste de clculo por iteracin
*Necesita licencia aparte
RANS Standard kSST k
4-Equation v2f *7-Eq. Reynolds Stress Model (RSM)
kkl Transition ModelSST Transition Model
Detached Eddy Simulation (DES)Large Eddy Simulation (LES)
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Modelos de TurbulenciaModelos ms Representativos
Modelos de TurbulenciaModelos ms Representativos
Comentario- Flujo estacionario o peridico.- Velocidad Media como
media temporal de la velocidad.Esfuerzos turbulentos de Reynolds:
Rij = 2mtS ij. - Hay que modelizar mt (viscosidad turbulenta)
- Ecuacin algebraica para viscosidad turbulenta.
Longitud de mezcla Prandtl ( l mix ) m t = r lmix2(2S ijS
ij)1/2. - Muy grosero pero muy econmico. Falla en flujos
desprendidos. Se pierden los efectos de la historia aguas
arriba.
K Spalart-Allmaras (S-A) k = 1/2(u'2+v' 2+w' 2 ) , energa
cintica turbulenta. Econmico y preciso para flujos internos o capa
lmite adherida, incluso flujo poco desprendido o recirculacin.
Se
puede integrar en capa logartmica y viscosa. Admite funcin de
pared. Falla para flujos bastante desprendidos y chorros. Razonable
en estelas.
Standard K - e (SKE)Alto-Re. e = -dk/dt (tasa de variacin k).-
Muy afinado para descripcin idealizada de turbulencia. Se puede
incluir flotabilidad y compresibilidad. Robusto (poco sensible a
valor de e en entrada y campo lejano) y econmico. Razonablemente
preciso para muchos movimientos. Demasiado difusivo en lneas de
corriente muy curvadas, remolinos, flujo separado o Bajo-Re. Falla
en tasa de difusin de chorros.
RNG K - e (RNG)(ReNormalization Group)
ReNormalization Group: adimensionalizacin adecuada para
independizarse de la escala.- Mejora Standard k - e en flujos que
se deforman mucho (choque con pared), muy curvados, con separacin o
Bajo-Re. Se puede incluir flotabilidad y compresibilidad.-
Limitaciones inherentes a modelo de turbulencia-viscosidad
isotrpica (pared).
Modelo de TurbulenciaRANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes).
Boussinesq
Cero-Ecuaciones
Una-Ecuacin
Dos-Ecuaciones
K- e
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 26
(ReNormalization Group) - Limitaciones inherentes a modelo de
turbulencia-viscosidad isotrpica (pared).
Realizable K - e (RKE)Asegura valor + en esfuerzos normales y la
desigualdad Schwarz para los tangenciales.- Mejora Standard k - e
en flujos que se deforman rpidamente: recirculacin, rotacin,
separacin, fuerte gradiente de p. Se puede incluir flotabilidad y
compresibilidad. Resuelve tasa disipacin de chorros. Limitaciones
inherentes a modelo de turbulencia-viscosidad isotrpica
(pared).
K-L Smith L = escala de longitud. Mejor para flujo compresible
limitado por paredes.- Falla en cizalladura: chorros, estelas
largas, capas de mezcla. No robusto: sensible a valores de L en
entrada y en campo lejano.K- w Wilcox w = vortic idad. Resuelve
chorros. Admite compresibilidad y Bajo-Re. Razonable para efecto
Bajo-Re cerca de pared, sin funcin amortiguamiento, y transicin.-
Poco robusto: algo sensible a valores de w en entrada y en campo
lejano.
Esfuerzos turbulentos de Reynolds: R ij = 2 m t S ij + otros
trminos.- R i j no est estrictamente alineado con S ij si hay
cambios bruscos, dilatacin, mucha curvatura, flujos rotativos. Se
puede tener en cuenta compresibilidad y anisotropa cerca de pared.
Tiene en cuenta los efectos de curvatura, remolinos y rotacin. Mas
caro que k - e : 50-60% ms tiempo por iteracin, 15-20% ms memoria y
bastantes ms iteraciones.
Cerca de la pared se distinguen tres zonas afectadas por esta: 1
la ms cercana: subcapa viscosa (y +
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Ejemplos de Flujo TurbulentoPerfil NACA 0012. Distribucin de
Cp
Ejemplos de Flujo TurbulentoPerfil NACA 0012. Distribucin de
Cp
Flujo Transnico. M = 0,8 ; Rec = 9106, a = 2,26
Tema 6Turbulencia. Qu es y su TratamientoProfesores: Luis Ayuso
y Rodolfo Sant - EIAE 27
Modelos de Una-Ecuacin (Spalart-Allmaras) y Dos-Ecuaciones (SKE,
RNG, RKE) con funcin de pared estndar.
Modelo RNG con distintas funciones de pared.
Ejemplos de Flujo TurbulentoPerfil NACA 0012. Capa LmiteEjemplos
de Flujo TurbulentoPerfil NACA 0012. Capa Lmite
Flujo Transnico. M = 0,8 ; Rec = 9106, a = 2,26
RNG + Standard wall functionsRNG + Standard wall functions
Detalle de la separacin de la capa lmite.
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 28
RNG + NonRNG + Non--eq. wall functionseq. wall functions
SpalartSpalart--AllmarasAllmaras
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Ejemplos de Flujo TurbulentoAdaptador de Conducto Circular a
Rectangular
Ejemplos de Flujo TurbulentoAdaptador de Conducto Circular a
Rectangular
Fuerte gradiente de presin, se genera flujo secundario y un par
de torbellinos en la direccin de la corriente.
Calculado usando SKE, RNG, y RSM con funciones de pared estndar.
Contornos de velocidad axial en estacin 6:
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 29
SKE RNG RSM
Medido
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Ejemplos de Flujo TurbulentoCilindro con borde de ataque
romo
Ejemplos de Flujo TurbulentoCilindro con borde de ataque
romo
Turbulent flow past a blunt flat plate was simulated using four
different turbulence models.n 8,700 cell quad mesh, graded near
leading edge and reattachment location.n Non-equilibrium boundary
layer treatment
000,50Re =Rx
0U
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 30
N. Djilali and I. S. Gartshore (1991), Turbulent Flow Around a
Bluff Rectangular Plate, Part I: Experimental Investigation, JFE,
Vol. 113, pp. 5159.
D
000,50Re =D
Recirculation zone Reattachment point
Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE
-
pg 16 de 17 25/3/2014
Ejemplos de Flujo TurbulentoCilindro con borde de ataque
romo
Ejemplos de Flujo TurbulentoCilindro con borde de ataque
romo
RNG kStandard k
Contours of Turbulent Kinetic Energy (m2/s2)
0.49
0.56
0.63
0.70
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 31
Reynolds StressRealizable k
0.00
0.07
0.14
0.21
0.28
0.35
0.42
Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE
Ejemplos de Flujo TurbulentoCilindro con borde de ataque
romo
Ejemplos de Flujo TurbulentoCilindro con borde de ataque
romo
Predicted separation bubble:
Standard k (SKE)
Skin Friction CoefficientCf 1000
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 32
SKE severely underpredicts the size of the separation
bubble,
while RKE predicts the size exactly.
Realizable k (RKE)
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Experimentally observed reattachment point is atx / D = 4.7
Distance Along Plate x / D
-
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Ejemplos de Flujo TurbulentoCyclone
Ejemplos de Flujo TurbulentoCyclone
40,000-cell hexahedral mesh
High-order upwind scheme was used.
Computed using SKE, RNG, RKE and RSM (second moment 0.2 m
Uin = 20 m/s
0.1 m
0.12 m
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento
and RSM (second moment closure) models with the standard wall
functions
Represents highly swirling flows (Wmax = 1.8 Uin)
33
0.2 m
0.97 m
Profesores: Luis Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE
Ejemplos de Flujo TurbulentoCyclone
Ejemplos de Flujo TurbulentoCyclone
Tangential velocity profile predictions at 0.41 m below the
vortex finder
Tema 6Turbulencia. Qu es y su Tratamiento 34Profesores: Luis
Ayuso y Rodolfo Sant - EIAE