Clase IX 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA DNS RANS
Jan 03, 2016
Clase IX
12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA
DNS
RANS
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Clase IX
12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA
INDICE
• INTRODUCCIÓN
•¿PORQUÉ MODELOS?
• DNS
• RANS
• TENSOR DE ESFUERZOS DE REYNOLDS
• MODELOS DE TENSORES
• APLICACIONES RANS
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INTRODUCCIÓN (1/2)
Disipación constante si Reynolds infinito
V
xdu 32
Re
1 u
Relim
TU
RB
UL
EN
CIA
Flujo desordenado
Cascada de energía autosemejante
Estructuras coherentes
4
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INTRODUCCIÓN (2/2)
Tres subrangos
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¿PORQUÉ MODELOS? (1/3)
Solución analítica: Demasiado complejo salvo simplificac.
PROBLEMA POTENCIAL, STOKES, EQ. CAPA
Solución numérica:
TAMAÑO
DE MALLA
PASO DE TIEMPO xtx
tUCFL c
1
6
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¿PORQUÉ MODELOS? (2/3)
Escala más pequeña (Kolmogorov):
CMA = 10m
Velocidad = 300 m/s
Viscosidad = 10-5
1949
3
8 10103
/Re....ReL
ldgL
TerabytesbytesMemoria 820 1010
pasost
Nxt T6643 10
110
/Re
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¿PORQUÉ MODELOS? (3/3)
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DNS (1/3)
StretchingPresión
Navier Stokes Vorticidad
upuuu
u
t 1
0
Sut
0
Variación temporal Advección Disipación
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DNS (2/3)
DNS: DIRECT NAVIER STOKES SIMULATION
• Resolución directa de las eqs. de Navier Stokes
• Precisas (resuelve las ecuaciones reales)
• Muy caro Sólo para Reynolds moderados
• Comprender la física
• Geometrías sencillas
• Análisis conceptual y verificación hipótesis
• En 2020: algún diseño industrial real
APLICACIONES
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DNS (3/3)
TURBULENCIA DE PARED (Estado del arte)
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RANS (1/2)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-2
-1
0
1
2
3
4
5
Señal turbulenta
Promediada Perturbada
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RANS (2/2)
Tensor de esfuerzos de Reynolds
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MODELOS DE TENSORES (1/2)
Prandtl (long. Mezcla):
Smagorinsky:
Vorticidad (Baldmin):
MODELOS 0 ECUACIONES
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MODELOS DE TENSORES (2/2)
MODELOS 1 ECUACIÓN(Energía cinética)
MODELOS 2 ECUACIONES(Energía cinética - Disipación)
Escala velocidad
Escala longitud
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APLICACIONES RANS
APLICACIONES
• Precisión: 20 a 50%
• Modelos no Universales, dependen del flujo
• Interpolación mediante experimentos
• Independiente del Reynolds
• Ingeniería
• Estimaciones preliminares
• Geometría general
• Estados estacionarios y flujos de equilibrio