En la dinámica de fluidos computacional (CFD), las superficies complejas que no son completamente sólidas pueden modelarse utilizando medios porosos o permeables. En el mundo real, ejemplos de tales superficies incluyen estructuras de tela cortavientos, mallas metálicas, fachadas y revestimientos perforados, lamas, bancos de tubos (pilas de cilindros horizontales), etc.
Los modelos de estas estructuras pueden tener una geometría tan complicada que es imposible generar una malla de manera eficiente para ellos; la malla resultante podría ser excesivamente fina o de mala calidad en ciertas situaciones. En tales condiciones, el cálculo será incorrecto o llevará una cantidad significativa de tiempo utilizando supercomputadoras. Como resultado, se recomienda encarecidamente emplear un modelo de un medio que permita el paso del flujo al tratar con 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 la porosidad especificada (aquí se considera un 40% de porosidad) (Imagen 2). Para la implementación de la geometría exacta, la opción del modelo simplificado debe estar desmarcada y el nivel de refinamiento de la malla debe aumentarse (Imagen 3).
Paso 2: Configuración de la simulación
Toda la sección transversal del dominio de simulación debe ser llenada por la superficie porosa para permitir que el flujo pase dentro de la sección porosa. La condición de contorno inferior del túnel de viento debe establecerse como deslizamiento para ver realmente la pérdida de presión de la superficie porosa (Imagen 4). De esta manera, se obtendrán valores de caída de presión más precisos relevantes para la superficie porosa.
Paso 3: Dos simulaciones de viento con diferentes velocidades de viento
Aquí, se consideran 5 m/s y 15 m/s como dos velocidades de viento diferentes. Después de las simulaciones, necesitamos obtener los datos de pérdida de presión usando un gráfico a lo largo de la opción de sonda de línea en RWIND (Imágenes 5, 6). Es muy importante considerar la parte estable del diagrama del campo de presión para evitar los efectos de la fluctuación de presión local, la posición particular, etc.
Paso 4: Calculadora Darcy-Forchheimer
Para obtener los parámetros de entrada requeridos en RWIND, como el coeficiente de Darcy (D) y el coeficiente inercial (I), podemos usar la Calculadora Darcy-Forchheimer ( Calculadora de Darcy-Forchheimer ); la información requerida se muestra en la Imagen 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 inercial (I) en RWIND; además, L es la longitud del medio permeable en la dirección del flujo (aquí el espesor de la superficie es = 0.0016 m). Finalmente, puede sustituir todos los parámetros en la tabla de superficies permeables de RWIND (Imagen 8).
