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2020-09-18

Pregunta

¿Por qué RWIND Simulation no converge a la diferencia de presión mínima preestablecida, sino que oscila alrededor de un valor límite más alto?


Respuesta:

En mecánica de fluidos, se hace una distinción entre flujos laminares y turbulentos de líquidos y gases.

El flujo laminar se caracteriza por el hecho de que no se forman remolinos perpendiculares a la velocidad del flujo en el área de transición entre dos velocidades de flujo diferentes. En este caso, el medio fluye alrededor del modelo en capas y no se mezcla entre sí.

Por el contrario, el flujo turbulento en el campo de flujo parece variar aleatoriamente con una mezcla clara del medio.

El número de Reynolds, que expresa la relación entre la fuerza de inercia y las fuerzas viscosas, se usa para describir el comportamiento del flujo de cuerpos geométricamente similares.

Si la geometría del modelo y la propiedad del medio permanecen iguales, el flujo cambia con el aumento de la velocidad del flujo de laminar a turbulento. En este caso, el flujo laminar se caracteriza por un número de Reynolds bajo y el flujo turbulento por un número de Reynolds alto.

La transición de flujo laminar a turbulento pasa por las siguientes etapas básicas para cuerpos simples:

  1. En números de Reynolds bajos, el medio fluye alrededor del cuerpo de una manera laminar. Este comportamiento se produce a muy baja velocidad o alta viscosidad. El medio se divide frente al cuerpo y fluye detrás de él de nuevo. En este caso, hablamos de flujo estacionario.



  2. En el caso de números de Reynolds ligeramente aumentados, puede ver que el par de vórtices simétricos se forma directamente en la parte posterior del cuerpo en un flujo. Este tipo de flujo todavía se considera estacionario.



  3. Con un aumento adicional del número de Reynolds, se forma una calle de vórtice de Kármán detrás del cuerpo alrededor del cual hay un flujo. En este diagrama de flujo, el vórtice derecho e izquierdo se separan de la parte posterior del cuerpo desfasada. A partir de este momento, el flujo estacionario se convierte en una forma de flujo temporalmente periódica.



  4. En números de Reynolds altos, los remolinos se descomponen en elementos más pequeños y forman una capa límite turbulenta. En esta zona, el medio es muy turbulento y difícilmente predecible. El medio ya no está estacionario en esta fase.


Si el proceso de resolución estacionario de RWIND Simulation converge con la diferencia de presión por debajo del valor mínimo especificado, normalmente puede asumir el flujo estacionario (véanse los puntos 1 y 2). Si el proceso de solución oscila alrededor de un valor diferencial más alto, el programa no encuentra un estado estable del flujo.

La oscilación es una indicación del desprendimiento periódico de vórtices (véase el punto 3). A partir de este punto, el resultado está influenciado por la variación del flujo en el tiempo y se requiere un cálculo transitorio dependiente del tiempo. El programa RWIND 2 con la etapa de extensión "Pro" proporciona un proceso de resolución transitorio correspondiente para esta tarea.


Autor

El Sr. Niemeier es responsable del desarrollo de RFEM, RSTAB, RWIND Simulation y en el área de estructuras de membranas. También es responsable del aseguramiento de la calidad y la atención al cliente.