Modelación de flujo en 3-D en procesos de mezcla rápida en plantas de tratamiento utilizando OpenFOAM
Se llevó a cabo el estudio del comportamiento del agua en un tanque de mezcla rápida con una hélice tipo Rushton de seis aletas empleando la dinámica de fluidos computacional por medio del software OpenFOAM. En el estudio fueron analizadas la velocidad axial, energía cinética turbulenta, tasa de dis...
- Autores:
-
Aponte Pérez, Sebastián Alonso
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2017
- Institución:
- Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito
- Repositorio:
- Repositorio Institucional ECI
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- Palabra clave:
- Aguas residuales
Plantas de tratamiento de Agua
Dinámica de fluidos computacional
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Water treatment plants
Computational Fluid Dynamics
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Se llevó a cabo el estudio del comportamiento del agua en un tanque de mezcla rápida con una hélice tipo Rushton de seis aletas empleando la dinámica de fluidos computacional por medio del software OpenFOAM. En el estudio fueron analizadas la velocidad axial, energía cinética turbulenta, tasa de disipación de la energía cinética turbulenta, presión y esfuerzos cortantes presentes en el tanque para una velocidad de rotación constante de la hélice. Se emplearon tres grados de refinamiento de mallas estructuradas, esquemas numéricos de primer y segundo orden, y cuatro modelos de turbulencia distintos. Los resultados se validaron con valores obtenidos en laboratorio y modelaciones previas. Por medio de la modelación se constató que se puede caracterizar el comportamiento del fluido por medio de la dinámica de fluidos computacional. Adicionalmente, el estudio permitió establecer 1) que el refinamiento de las mallas tienen gran influencia en la precisión de los datos obtenidos, a mayor grado de refinación se obtienen mejores resultados, 2) los esquemas numéricos de segundo orden presentaron resultados más precisos que los obtenidos en los esquemas de primer orden y 3) los modelos de turbulencia presentan diferencias poco significativas en la precisión de los datos obtenidos. |
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Se emplearon tres grados de refinamiento de mallas estructuradas, esquemas numéricos de primer y segundo orden, y cuatro modelos de turbulencia distintos. Los resultados se validaron con valores obtenidos en laboratorio y modelaciones previas. Por medio de la modelación se constató que se puede caracterizar el comportamiento del fluido por medio de la dinámica de fluidos computacional. Adicionalmente, el estudio permitió establecer 1) que el refinamiento de las mallas tienen gran influencia en la precisión de los datos obtenidos, a mayor grado de refinación se obtienen mejores resultados, 2) los esquemas numéricos de segundo orden presentaron resultados más precisos que los obtenidos en los esquemas de primer orden y 3) los modelos de turbulencia presentan diferencias poco significativas en la precisión de los datos obtenidos.In order to understand the hydraulic behavior of stirred tanks in this thesis it was studied a common geometry tank with a standard six-bladed Rushton turbine with four equally spaced baffles applying a Computational Fluid Dynamic (CDF) model in the software OpenFOAM. In the study it was analyzed the axial velocity, the turbulent kinetic energy, the rate of dissipation of the turbulent kinetic energy, the pressure, velocity and wall shear stress in the tank with a constant rotational speed of the impeller. In the model, it was applied three degrees of refinement of structured grids, numerical schemes of first and second order, and four model of turbulence, which data was used to compare the precision obtained. The result were validated with experimental data and previous results obtained with CDF. Throughout the study it was found out that the hydraulic behavior of the fluid can be modeled applying Computational Fluid Dynamics. Also, it was found out that 1) the refinement of the grid have a considerable influence in the precision obtained in the results, a higher degree grid generates better results, 2) the numerical schemes of second order have better results than the first order schemes and 3) the turbulence models do not have a considerable effect in the precision of the results.MaestríaMagíster en Ingeniería Civil con Énfasis en Recursos Hidráulicos y Medio Ambienteapplication/pdfspaEscuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Civil con Énfasis en Recursos Hidráulicos y Medio AmbienteDerechos Reservados - Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavitohttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Aguas residualesPlantas de tratamiento de AguaDinámica de fluidos computacionalSewage waterWater treatment plantsComputational Fluid DynamicsModelación de flujo en 3-D en procesos de mezcla rápida en plantas de tratamiento utilizando OpenFOAMTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTextinfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85ORIGINALAponte Pérez, Sebastián Alonso - 2017.pdfapplication/pdf3699299https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/1/Aponte%20P%c3%a9rez%2c%20Sebasti%c3%a1n%20Alonso%20-%202017.pdf540b121a44edf399d590213a3a795915MD51open accessAutorización. pdfapplication/octet-stream505383https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/2/Autorizaci%c3%b3n.%20pdfccd3245ada2b576951201e3877aa6e06MD52open accessAnexo1. pdfapplication/octet-stream11206https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/3/Anexo1.%20pdfac05ef287d96514a322f7a445212edccMD53open accessAnexo2. pdfapplication/octet-stream12978https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/4/Anexo2.%20pdf40be634fa3aa31aad61722b2c196b11aMD54open accessAnexo 3. pdfapplication/octet-stream142790https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/5/Anexo%203.%20pdff2ffd914aa918bab4ea75067378ca95eMD55open accessLICENSElicense.txttext/plain1881https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/6/license.txt5a7ca94c2e5326ee169f979d71d0f06eMD56open accessTEXTTrabajodegradoAnexo1-SebastianAponte.pdf.txtExtracted texttext/plain1970https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/7/TrabajodegradoAnexo1-SebastianAponte.pdf.txtb0f51bf8ccde92866b6c251ecc064993MD57open accessTrabajodegradoAnexo2-SebastianAponte.pdf.txtExtracted texttext/plain3255https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/8/TrabajodegradoAnexo2-SebastianAponte.pdf.txtd93800b458f14d0834fd3551b75a6d79MD58open accessTrabajodegradoAnexo3-SebastianAponte.pdf.txtExtracted texttext/plain1009https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/9/TrabajodegradoAnexo3-SebastianAponte.pdf.txt0a180e58e4de2847bbf91dd4eb0051e8MD59open accessAutorizaciondepublicación-SebastianAponte.pdf.txtExtracted texttext/plain1014https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/10/Autorizaciondepublicaci%c3%b3n-SebastianAponte.pdf.txt9575e63e3c953e3fd5eb19ed3f416f57MD510metadata only accessTrabajodegradoModelaciondeflujoen3dtanquesopenFoam-SebastianAponte.pdf.txtExtracted texttext/plain153152https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/11/TrabajodegradoModelaciondeflujoen3dtanquesopenFoam-SebastianAponte.pdf.txt93a4fc2f608b8b7dda47d7f61ba388b7MD511open accessAnexo1. pdf.txtExtracted texttext/plain1970https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/12/Anexo1.%20pdf.txtb0f51bf8ccde92866b6c251ecc064993MD512open accessAnexo2. pdf.txtExtracted texttext/plain3255https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/13/Anexo2.%20pdf.txtd93800b458f14d0834fd3551b75a6d79MD513open accessAnexo 3. pdf.txtExtracted texttext/plain1009https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/14/Anexo%203.%20pdf.txt0a180e58e4de2847bbf91dd4eb0051e8MD514open accessAutorización. pdf.txtExtracted texttext/plain1014https://repositorio.escuelaing.edu.co/bitstream/001/682/15/Autorizaci%c3%b3n.%20pdf.txt9575e63e3c953e3fd5eb19ed3f416f57MD515metadata only accessAponte Pérez, Sebastián Alonso - 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