Clase IX DNS RANS 1206 INTRODUCCIN A LA

Clase IX DNS RANS 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA

INDICE Clase IX • INTRODUCCIÓN • ¿PORQUÉ MODELOS? • DNS • RANS • TENSOR DE ESFUERZOS DE REYNOLDS • MODELOS DE TENSORES • APLICACIONES RANS 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 2

INTRODUCCIÓN (1/2) Clase IX Flujo desordenado TURBULENCIA Disipación constante si Reynolds infinito Cascada de energía autosemejante Estructuras coherentes 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 3

INTRODUCCIÓN (2/2) Clase IX Tres subrangos 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 4

¿PORQUÉ MODELOS? (1/3) Clase IX Solución analítica: Demasiado complejo salvo simplificac. PROBLEMA POTENCIAL, STOKES, EQ. CAPA Solución numérica: TAMAÑO DE MALLA PASO DE TIEMPO 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 5

¿PORQUÉ MODELOS? (2/3) Clase IX Escala más pequeña (Kolmogorov): CMA = 10 m Velocidad = 300 m/s Viscosidad = 10 -5 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 6

¿PORQUÉ MODELOS? (3/3) 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA Clase IX 7

DNS (1/3) Navier Stokes Variación temporal Vorticidad Advección Presión 12/06 Clase IX INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA Disipación Stretching 8

DNS (2/3) Clase IX DNS: DIRECT NAVIER STOKES SIMULATION • Resolución directa de las eqs. de Navier Stokes • Precisas (resuelve las ecuaciones reales) • Muy caro Sólo para Reynolds moderados APLICACIONES • Comprender la física • Geometrías sencillas • Análisis conceptual y verificación hipótesis • En 2020: algún diseño industrial real 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 9

DNS (3/3) Clase IX TURBULENCIA DE PARED (Estado del arte) 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 10

RANS (1/2) Clase IX Señal turbulenta Promediada Perturbada 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 11

RANS (2/2) Clase IX Tensor de esfuerzos de Reynolds 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 12

MODELOS DE TENSORES (1/2) Clase IX MODELOS 0 ECUACIONES Prandtl (long. Mezcla): Smagorinsky: Vorticidad (Baldmin): 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 13

MODELOS DE TENSORES (2/2) Clase IX MODELOS 1 ECUACIÓN (Energía cinética) Escala velocidad Escala longitud MODELOS 2 ECUACIONES (Energía cinética - Disipación) 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 14

APLICACIONES RANS Clase IX • Precisión: 20 a 50% • Modelos no Universales, dependen del flujo • Interpolación mediante experimentos • Independiente del Reynolds APLICACIONES • Ingeniería • Estimaciones preliminares • Geometría general • Estados estacionarios y flujos de equilibrio 12/06 INTRODUCCIÓN A LA TURBULENCIA 15