Modelado computacional de partículas no esféricas de forma regular en flujo bifásico mediante simulación numérica directa.

La importancia de entender el comportamiento de partículas siendo transportadas por un fluido, sea aire, agua, aceite o cualquier otro, radica en la influencia que tienen las fuerzas que actúan sobre ellas en el rendimiento de equipos de transporte neumático o hidráulico, lo cual se traduce en diner...

Full description

Autores:
Ramírez Guerrero, Julián Andrés
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Autónoma de Occidente
Repositorio:
RED: Repositorio Educativo Digital UAO
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:red.uao.edu.co:10614/14234
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/10614/14234
https://red.uao.edu.co/
Palabra clave:
Ingeniería Mecánica
Simulación por computadores
Dinámica de fluidos
Análisis numérico
Numerical analysis
Computer simulation
Fluid dynamics
DNS
CFD
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Flujo cortante simple
Coeficiente de flujo
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openAccess
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Derechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2022
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description La importancia de entender el comportamiento de partículas siendo transportadas por un fluido, sea aire, agua, aceite o cualquier otro, radica en la influencia que tienen las fuerzas que actúan sobre ellas en el rendimiento de equipos de transporte neumático o hidráulico, lo cual se traduce en dinero para las empresas que utilizan estos sistemas. En el siguiente proyecto se presentan los resultados, análisis y conclusiones de los valores de coeficientes de arrastre, sustentación y torque de cabeceo obtenidos al simular mediante un software de CFD una partícula sometida a un flujo cortante simple, variando la orientación la misma, el gradiente de velocidad y numero de Reynolds del flujo al cual está siendo sometida. En el proceso se usó el software ANSYS Fluent para desarrollar la simulación para siete posiciones distintas (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75 °, 90°), 3 números de Reynolds (1, 10, 100) y dos valores de cortante simple (0,05 y 0,06), para un total de 63 incluyendo la simulación en flujo uniforme para los mismos números de Reynolds y posiciones. Para llevar a cabo esto se usó el método Cut Cell en el proceso de enmallado, con el fin de obtener una malla adecuada para cada caso en cuestión, igualmente se realizaron procesos de refinamiento y validación del enmallado, así como un estudio de independencia de malla, con el fin de cerciorarse de que el método fuera el correcto para este tipo de simulación.
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En el siguiente proyecto se presentan los resultados, análisis y conclusiones de los valores de coeficientes de arrastre, sustentación y torque de cabeceo obtenidos al simular mediante un software de CFD una partícula sometida a un flujo cortante simple, variando la orientación la misma, el gradiente de velocidad y numero de Reynolds del flujo al cual está siendo sometida. En el proceso se usó el software ANSYS Fluent para desarrollar la simulación para siete posiciones distintas (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75 °, 90°), 3 números de Reynolds (1, 10, 100) y dos valores de cortante simple (0,05 y 0,06), para un total de 63 incluyendo la simulación en flujo uniforme para los mismos números de Reynolds y posiciones. Para llevar a cabo esto se usó el método Cut Cell en el proceso de enmallado, con el fin de obtener una malla adecuada para cada caso en cuestión, igualmente se realizaron procesos de refinamiento y validación del enmallado, así como un estudio de independencia de malla, con el fin de cerciorarse de que el método fuera el correcto para este tipo de simulación.The importance of understand the behavior of particles being transported by any fluid, such as air, water, oil or any other fluid, lies in the influence that the forces acting on the particles have in the performance of the equipment of pneumatic and hydraulic transport that are used in these processes, which is transformed in money for the companies that are using this equipment. In the next inform are presented the results, analysis and conclusions of the drag, lift and pitch coefficient values obtained after simulate a non-spherical particle, 1.5 ellipsoid, through a CFD software, in this case ANSYS Fluent, using a simple shear flow with three different Reynolds numbers (1, 10, 100) and rotating the particle in seven different positions (0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75 °, 90°), two different values for the simple shear flow (0,05 and 0,06) a total of 63 simulations including 21 simulation of the uniform flow used to compare the results. In this process was used the cut-cell method for the meshing, and were executed and additional process of validation with some results in the literature and a process of mesh Independence, these two processes with the objective of making sure that the method used for the simulation was correct appliedProyecto de grado (Ingeniero Mecánico)-- Universidad Autónoma de Occidente, 2022PregradoIngeniero(a) Mecánico(a)86 páginasapplication/pdfspaUniversidad Autónoma de OccidenteIngeniería MecánicaDepartamento de Energética y MecánicaFacultad de IngenieríaCaliDerechos reservados - Universidad Autónoma de Occidente, 2022https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Ingeniería MecánicaSimulación por computadoresDinámica de fluidosAnálisis numéricoNumerical analysisComputer simulationFluid dynamicsDNSCFDFEAFlujo cortante simpleCoeficiente de flujoCortar celdaModelado computacional de partículas no esféricas de forma regular en flujo bifásico mediante simulación numérica directa.Trabajo de grado - Pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttps://purl.org/redcol/resource_type/TPhttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32Ramírez Guerrero, J. A. (2022). Estrategias para mejorar la madurez de ergonomía de una planta de producción avícola. (Proyecto de grado). Universidad Autónoma de Occidente. Cali. Colombia. https://red.uao.edu.co/handle/10614/14234CASTANG, Carlos; LAIN, Santiago; SOMMERFELD, Martin. Pressure center determination for regularly shaped non-spherical particles at intermediate Reynolds number range. En: International Journal of Multiphase Flow. [en linea]. 2021 ed. 137. P. 7. Disponible en: www.elsevier.com/locate/ijmulflowÇENGEL, Yunus y CIMBALA, Jhon. Mecánica de fluidos: introducción a la dinámica de fluidos computacional. 4 ed. Ciudad de México: McGraw-Hill 2018. 918 p.FILLINGHAM, Patrick; et al. Drag, lift, and torque on a prolate spheroid resting on a smooth surface in a linear shear flow. En: Powder Technology. [En linea]. EE.UU. Septiembre 2020. Vol. 377. p. 958-965. [consultado: 20 de mayo de 2022] disponible en: www.elsevier.com/locate/powtecGUAN, Yanjun; et al. 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Et al DEM/CFD-DEM Modelling of Non-spherical Particulate Systems: Theoretical Developments and Applications. En: Powder Technology. [En linea]. Australia. Julio 2016. 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