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2023-02-01

¿Cómo usar la función de superficies permeables en RWIND 2?

En la dinámica de fluidos computacional (CFD), las superficies complejas que no son completamente macizas se pueden modelar utilizando medios porosos o de permeabilidad. En el mundo real, ejemplos de tales cosas incluyen estructuras de tela cortavientos, mallas de alambre, fachadas perforadas y revestimientos, persianas, bancos de tubos (pilas de cilindros horizontales), etc.

En la dinámica de fluidos computacional (CFD), las superficies complejas que no son completamente sólidas se pueden modelar utilizando medios porosos o permeables. En el mundo real, ejemplos de tales cosas incluyen estructuras de tela cortavientos, mallas de alambre, fachadas perforadas y revestimientos, persianas, bancos de tubos (pilas de cilindros horizontales), etc. Los modelos de estas estructuras pueden tener una geometría tan complicada que es imposible generar mallas de manera eficiente para ellas; la malla resultante puede ser excesivamente fina o de mala calidad en determinadas situaciones. En estas condiciones, el cálculo será incorrecto o llevará una cantidad de tiempo significativa con el uso de supercomputadoras. Por lo tanto, se recomienda encarecidamente emplear el modelo de un medio que permita el paso del flujo cuando se trate de este tipo de estructuras.

Aquí vamos a explicar paso a paso cómo usar la función de superficie permeable en RWIND 2:

Paso 1: Modelado de la geometría exacta con porosidad en RWIND

Es necesario simular el modelo exacto de la geometría con porosidad especificada (aquí se considera el 40% de porosidad) (Figura 2). Para la implementación de la geometría exacta, se debe desmarcar la opción del modelo simplificado y se debe aumentar el nivel de refinamiento de la malla (Figura 3).

Paso 2: Configuración de la simulación

La superficie porosa debería rellenar toda la sección del dominio de simulación para dejar pasar el flujo dentro de la sección porosa. La condición de límite inferior del túnel de viento debe establecerse como un deslizamiento para ver realmente la pérdida de presión de la superficie porosa (Figura 4). De esta forma, se obtendrán valores de caída de presión más precisos relevantes para la superficie porosa.

Paso 3: Dos simulaciones de viento con diferentes velocidades del viento

Aquí, 5 m/s y 15 m/s se consideran dos velocidades de viento diferentes. Después de las simulaciones, necesitamos obtener los datos de la pérdida de presión utilizando un gráfico a lo largo de la opción de la sonda de línea en RWIND (Figuras 5 y 6). Es muy importante considerar la parte estable del diagrama de campo de presión para evitar los efectos de la fluctuación de la presión local, la posición particular, etc.

Paso 4: Calculadora de Darcy-Forchheimer

Para obtener los parámetros de entrada requeridos en RWIND, como el coeficiente de Darcy (D) y el coeficiente de inercia (I), podemos usar la calculadora de Darcy-Forchheimer (https://holzmann-cfd.com/community/blog-and-tools/darcy-forchheimer), la información necesaria se muestra en la figura 7. Después de introducir los datos de entrada, puede obtener el coeficiente de Darcy (D) y la contribución de Forchheimer (F), que es equivalente al coeficiente de inercia (I) en RWIND; también L es la longitud del medio permeable en la dirección del flujo (aquí el espesor de la superficie = 0,0016 m). Finalmente, puede sustituir todos los parámetros en la tabla RWIND de superficies permeables (Figura 8).


Autor

El Sr. Kazemian es responsable del desarrollo de productos y marketing para Dlubal Software, en particular para el programa RWIND 2.