Implementación y validación de un modelo para transición flujo laminar-turbulento en OpenFOAM: aplicación en perfil NACA 643 − 418

• Autores: Rosatti, Marco
• Año de publicación: 2021
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Soria Castro, Luis Mario; Maza, Mauro Sebastián
• Materia: Proyecto Integrador IA; Ingeniería aeronáutica; Soporte lógico; Programas de computadora; Flujo Laminar; Navier-Stokes, Ecuaciones de; Ecuaciones
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Proyecto Integrador (IA)--FCEFN-UNC, 2021
Fil: Rosatti, Marco. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
El método preponderante para resolver flujos usando técnicas de volúmenes finitos, es la solución de las ecuaciones de Navier-Stokes mediante el método de Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS), lo que implica el empleo de modelos para solucionar el problema de cierre de la turbulencia. Los desarrollos iniciales de modelos de turbulencia se han enfocado en problemas en los cuales el número de Reynolds y el nivel de turbulencia es elevado. En ellos puede esperarse que el desarrollo de la capa límite sea totalmente turbulenta. Si se considera un régimen de flujo en que estos dos parámetros sean moderados a bajos, la fidelidad de los modelos convencionales comienza a deteriorarse, ya que en los mencionados flujos se presentan grandes porciones laminares. Cuando sucede esto, se ven severamente afectados la predicción de los coeficientes de fricción y las soluciones fallan. En particular para flujos de aerodinámica externa, los modelos preferidos asociados a soluciones RANS son Spalart-Allmaras estándar (SA) y k − ω SST. Para un caso de interés de este trabajo, el perfil NACA 643 − 418 a un Re de 7,0 × 10^5, la predicción del modelo Spalart-Allmaras sin el término ft2 (SA-noft2) implementado en OpenFOAM presenta discrepancias que superan el 60 % con los datos experimentales. Para obtener una mejor respuesta de un modelo de turbulencia frente a las condiciones que presenta un flujo moderado a bajo Re y baja turbulencia, es necesario considerar el efecto de la transición. Una manera de conseguirlo es modificando el modelo de turbulencia para que pueda reproducir las zonas laminares, como es el caso del modelo de S-A que incorpora un factor que activa la turbulencia donde es adecuado. Otra forma, es incorporar un modelo de transición, como lo es el γ − Reθt, con una definición en base a correlación de datos experimentales. Adicionalmente, las condiciones de borde que se empleen en un caso de flujo como el mencionado deben tener los niveles de turbulencia acordes, por lo que debe evaluarse su efecto para poderlas definir correctamente. En este trabajo se ha modificado el modelo SA-noft2 implementado en OpenFOAM, para incluir el efecto de la transición (Spalart-Allmaras estándar) mejorando la predicción de coeficientes de fricción y resistencia para aplicaciones de aerodinámica externa, en particular el caso de interés perfil NACA 643 − 418 a un número de Reynolds de 7,0 × 10^5. La implementación se valida con aplicaciones en placas planas y se comparan resultados con el modelo de transición k − ω SST γ − Reθt. Como consecuencia del trabajo, se ha generado documentación sobre las versiones de los modelos implementados en OpenFOAM, revisando los artículos de referencia de la librería.
Fil: Rosatti, Marco. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.