Simulación de grandes vórtices de una capa límite turbulenta sobre una superficie rugosa

Abstract

En esta tesis se revisa la teoría clásica de capa límite tanto en una superficie aerodinámicamente lisa como rugosa. Se analizan los principales métodos para modelar flujos turbulentos, poniendo énfasis en la simulación de grandes vórtices, que es el método utilizado para hacer las simulaciones. Se simulan dos capas límites con diferente valor del parámetro de blending. Estas simulaciones se hacen con el programa de código abierto para resolución de flujos de fluidos viscosos caffa3d.MBRi. Las simulaciones se hacen en un dominio prismático de 3;84mx3;84m de base por 2m de altura. Se imponen condiciones de periodicidad en las caras laterales, adherencia en la inferior y simetría en la superior. En la superficie inferior, mediante el método de condiciones de borde inmersas, se fija un arreglo de cubos que forman una rugosidad aerodinámica. Se utiliza una malla uniforme en la dirección del flujo y transversal con un paso de 0;01m y variable en la vertical. En total la simulación utiliza 16515072 celdas. El paso temporal es de 0;01s. Los resultados se analizan en base a las tensiones rasantes, el campo de velocidad, la turbulencia, el balance de energía cinética turbulenta y las escalas. Se obtienen concordancias razonables con el flujo esperado. Por otro lado se encuentran algunos problemas que se relacionan con la disipación numérica que agrega el código.