Advanced study for the numerical resolution of the Navier-Stokes equations. Application to turbulent flows in air curtains
El present treball exposa un estudi avançat de la resolució numèrica de les equacions multidimensionals de Navier-Stokes mitjançant mètodes computacionals. El projecte ha constat d’un detallat anàlisi teòric, a partir del qual s’han desenvolupat diferents simulacions de casos de referència amb el ll...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/396674 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/396674 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Navier-Stokes equations Turbulence -- Mathematical models Computational fluid dynamics Navier-Stokes Turbulència CFD Cortina d'aire Simulació numèrica Equacions de Navier-Stokes Turbulència -- Models matemàtics Dinàmica de fluids computacional Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria mecànica::Mecànica de fluids |
| Sumario: | El present treball exposa un estudi avançat de la resolució numèrica de les equacions multidimensionals de Navier-Stokes mitjançant mètodes computacionals. El projecte ha constat d’un detallat anàlisi teòric, a partir del qual s’han desenvolupat diferents simulacions de casos de referència amb el llenguatge de programació C++. Finalment, s’ha portat a terme una aplicació en el camp d’enginyeria de la climatització; en concret, en fluxos turbulents donats en la dinàmica de fluids de cortines d’aire. L’estudi de les equacions de Navier-Stokes ha sorgit de voler contribuir a la seva recerca científica degut a la seva complexitat. A partir de simulacions CFD, s’han obtingut solucions numèriques des de casos elementals a més avançats, podent-se endinsar en règims turbulents. Dels casos fonamentals, s’ha pogut verificar i validar la resolució numèrica considerant una varietat de geometries, condicions de contorn, dimensions de malla i esquemes numèrics. I dels casos més avançats, s’ha ampliat l’anàlisi a tres dimensions i a règims dinàmics turbulents, els quals no haguessin sigut possible sense la implementació de models de turbulència, ressaltant el model de Smagorinsky. A més, cal destacar d’ells el paper de la viscositat cinemàtica turbulenta en el tipus de simulació LES, que filtra els petits remolins de turbulència en l’espai i només resol directament les escales grans. L’aplicació desenvolupada simula un cas simplificat del flux turbulent que produeix la cortina d’aire, un equip que impulsa aire condicionat que té com a funció separar tèrmicament dos espais. En l’anàlisi realitzat, s’han avaluat la influència de la temperatura i la velocitat en els resultats, dels quals es conclou que una cortina d’aire isoterma és més energèticament eficient comparada amb una calefactada perquè presenta més pèrdues de calor, tot i que ajudi a mantenir millor la calor |
|---|