Simulación numérica a distintas escalas de flujos superficiales de interés en estudios hidroambientales

• Autores: Pozzi Piacenza, Cecilia Elena
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Bertoni, Juan Carlos
• Materia: TECHNOLOGY::Civil engineering and architecture::Water engineering; RMA2; OpenFoam; métodos experimentales y numéricos; flujos a superficie libre
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctorado en Ciencias de Ia Ingeniería)-Universidad Nacional de Córdoba - Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales
Fil: Pozzi Piacenza, Cecilia Elena. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
El desarrollo actual de la modelación numérica ha permitido avanzar en el conocimiento de los sistemas hidroambientales disponiendo actualmente en el estado del arte de modelos numéricos con una gran resolución temporal y espacial. Uno de los principales requerimientos en esos estudios es la caracterización del escurrimiento superficial en cuerpos de agua cual se halla vinculado a los distintos procesos físicos que definen su hidrodinámica. Esta caracterización se puede abordar en distintas escalas espaciales, desde flujos geofísicos (grandes extensiones de agua como sistemas lagunares), hasta pequeños modelos físicos de laboratorio. No existe a priori un único esquema de modelación óptimo para caracterizar el escurrimiento en todas las condiciones de flujo y su selección dependerá de los objetivos de la investigación ó del estudio y de las características del dominio. Otro aspecto a tener en cuenta en la selección del esquema de modelación óptimo es la cantidad y calidad de datos experimentales disponibles para la calibración y/o validación de los modelos. En primer lugar, en esa tesis se realizó el análisis (utilizando un modelo bidimensional integrado en la vertical) de la circulación del flujo de la Laguna Mar Chiquita (Córdoba, Argentina), utilizándola como un caso de estudio bidimensional (2DH) para el estudio de flujos geofísicos. Este sistema tan extenso tiene un importante déficit en los datos hidrometeorológicos e hidráulicos que definen su hidrodinámica, por lo que la calibración de los resultados constituyó un gran desafío utilizando para tal fin resultados provenientes del procesamiento y análisis de imágenes satelitales. Avanzando en nivel de complejidad en cuando a las exigencias sobre el modelo numérico y los datos de calibración y/o validación del mismo se abordó en la segunda parte de la tesis, la simulación numérica tridimensional (en escala del laboratorio) de dos tipos de flujo: a) aguas abajo de un cilindro y b) aguas abajo de una confluencia de flujos paralelos. Para la validación de los modelos numéricos se contó con un amplio y variado set de datos experimentales relevados específicamente con avanzadas técnicas de medición con alta resolución espacial y temporal. El estudio de flujos aguas abajo de un obstáculo, el cual, al margen de representar un caso de referencia en sí mismo para la validación de esquemas computacionales, se investigó en esta tesis evaluando la posibilidad de utilizar, en este caso, la frecuencia de desprendimiento de vórtices como una medición indirecta de la velocidad de aproximación del flujo. La hipótesis, que será validada para distintas condiciones de flujo, es que el número de Strouhal tiene un comportamiento predecible para distintas condiciones de flujo, conociendo ese comportamiento y la geometría de la pila se podría estimar en forma inversa la velocidad. Además, las confluencias son elementos presentes en los sistemas fluviales que juegan un rol importante en la hidrodinámica de los mismos, y son ambientes complejos, ya que la convergencia de dos o más flujos produce complicados patrones tridimensionales de movimiento de fluidos. En esta tesis se estudia la confluencia de flujos paralelos con relación de momentos igual a 1. La cual presenta características particulares del flujo.
Fil: Pozzi Piacenza, Cecilia Elena. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.