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Ingeniare. Revista chilena de ingeniería

versión On-line ISSN 0718-3305

Ingeniare. Rev. chil. ing. v.15 n.1 Arica abr. 2007

http://dx.doi.org/10.4067/S0718-33052007000100009 

 

 

Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, vol. 15 No 1, 2007, pp. 65-75

ESTUDIO COMPARATIVO DE MODELOS NUMÉRICOS PARA EL SEGUIMIENTO DE INTERFACES MÓVILES: ESTUDIO DEL DERRAME DE UNA COLUMNA DE LÍQUIDO

COMPARATIVE STUDY OF NUMERICAL MODELS FOR MOVING INTERFACE PROBLEMS: ANALYSIS OF THE COLLAPSE OF A LIQUID COLUMN

Juan Pablo Barraza1   Marcela Andrea Cruchaga1

1 Departamento de Ingeniería Mecánica, Universidad de Santiago de Chile, Av. Bernardo O'Higgins 3363. Santiago - Chile. mcruchag@lauca.usach.cl


RESUMEN

En este trabajo se presenta la simulación numérica del problema del derrame de una columna de líquido. El análisis numérico se realiza utilizando el método de volúmenes finitos y la técnica conocida como VOF para el seguimiento de la superficie interfaz. Se asume que el problema puede ser descrito por las ecuaciones de cantidad de movimiento y continuidad para un fluido incompresible. Dichas ecuaciones se resuelven tanto para el fluido como para el aire en todo el dominio de análisis en conjunto con la ecuación que describe el movimiento de la interfaz. Se estudia el comportamiento de dos fluidos de diferente viscosidad. Se evalúa la respuesta frente a cambios en la discretización espacial y la incidencia en los resultados cuando se utiliza un modelo turbulento para la descripción del flujo. Los resultados obtenidos para la posición de la superficie libre se comparan con las predicciones calculadas con una formulación de elementos finitos de malla fija y, además, con mediciones experimentales reportadas en la literatura.

Palabras clave: Interfaces móviles, superficies libres, problema de dos medios, mecánica de fluido computacional, verificación y validación.

ABSTRACT

The simulation of the collapse of a liquid column problem is presented in this work. The numerical analysis is done using a finite volume technique, where the well-known VOF technique is applied to describe the free surface motion. The adopted mathematical model is given by the Navier-Stokes equations for incompressible flows. These equations are solved in the whole domain occupied by both fluids (liquid and air) together with the interface motion equation. The study focuses on the analysis of two liquids with different viscosities. The response is assessed by considering various spatial discretizations when a turbulent model is applied. The computed numerical results are compared with those obtained using a fixed-mesh finite element technique and with experimental measurements reported in the literature.

Keywords: Moving interfaces, free surfaces, two-fluid flows, computational fluid mechanics, verification and validation.



AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen al Proyecto Fondecyt 1060141 en el marco del cual se desarrolló el presente estudio.

REFERENCIAS

[1] J. Martin and W. Moyce. "An experimental study of the collapse of liquid columns on a rigid horizontal plane". Phil. Tran. Royal Society London. Vol. 244, pp. 312-324. 1952.         [ Links ]

[2] S. Koshizuka and Y. Oka. "Moving-particle semi-implicit method for fragmentation of incompressible fluid". Nuclear Science and Engineering. Vol. 123, pp. 421-434. 1996.         [ Links ]

[3] M.S. Kim and W.I. Lee. "A new VOF-based numerical scheme for the simulation of fluid flow with free surface. Part I: New free surface-tracking algorithm and its verification", International Journal for Numerical Methods in Fluids. Vol. 42, 765-790. 2003.         [ Links ]

[4] Wusi Yue, Ch.-L. Lin and V.C. Patel, "Numerical simulation of unsteady multidimensional free surface motons by level set method", International Journal for Numerical Methods in Fluids. Vol. 42, pp. 853-884. 2003.         [ Links ]

[5] H. Kohno and T. Tanahashi. "Numerical analysis of moving interfaces using a level set method coupled with adaptive mesh refinement", International Journal for Numerical Methods in Fluids. Vol. 45, pp. 921-944. 2004.         [ Links ]

[6] D. Greaves. "Simulation of interface and free surface flows in a viscous fluid using adapting quadtree grids". International Journal for Numerical Methods in Fluids. Vol. 44, pp. 1093-1117. 2004.         [ Links ]

[7] M.A. Cruchaga, D.J. Celentano and T.E. Tezduyar. "Moving-interface computations with the Edge-tracked Interface Locator Technique (ETILT)". International Journal for Numerical Methods in Fluids. Vol. 47, pp. 451-469. 2005.         [ Links ]

[8] R. Silva. "Modelos Comparativos del Colapso de una Columna de Agua". Tesis para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico. Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de Santiago de Chile. Santiago, Chile. 2004.         [ Links ]

[9] FLUENT Inc. FLUENT® User's Guide - Release 5.3. 1999.         [ Links ]

[10] F. White. "Mecánica de Fluidos". McGraw - Hill. Cuarta edición. México. 1979.         [ Links ]


Recibido 27 de diciembre de 2005, aceptado 23 de agosto de 2006


 

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