L.E.S. Simulación numérica de grandes vórtices. Aplicación al flujo en torno a un cilindro cuadrado.

Abstract

Esta tesis de maestría trata sobre la simulación numérica de grandes vórtices (LES) de flujos turbulentos, en especial de flujos en torno a cuerpos no aerodinámicos. Primeramente, se discute el problema general de la simulación de flujos turbulentos y los métodos existentes para el modelado de la turbulencia. Se presentan luego los fundamentos y estado actual de los métodos LES y se desarrolla la aplicación de la metodología a un caso de estudio. Como caso de estudio se presenta la simulación numérica del flujo turbulento, a Re~2.2x10 a la 4, en torno a un cilindro de base cuadrada, inmerso en una corriente uniforme. Los resultados son comparados con datos experimentales obtenidos de la bibliografía y de ensayos propios en el túnel de viento del IMFIA. También se comparan los resultados con aquellos de simulaciones numéricas realizadas por otros autores para el mismo caso de estudio. El método numérico utilizado está basado en el método de los volúmenes finitos. La discretización espacial consiste en un esquema de diferencias centradas de segundo orden, mientras que la discretización temporal es un esquema implícito de tres pasos. Se ha preferido una metodología numérica simple y se ha tenido especial cuidado en la interpretación física de las aproximaciones realizadas. El efecto de un paso de grilla pequeño en las cercanías de las fronteras del obstáculo ha sido evaluado. El uso de una grilla fina sobre las paredes del cilindro y la imposición directa de la condición de adherencia permitieron simular correctamente las estructuras cercanas a la pared. Estas estructuras son importantes en aplicaciones de la ingeniería del viento, como ser la determinación de los campos de presiones desarrollados en torno a edificios y en especial para determinar los valores máximos de presión.