Convergencia numérica de canaleta Parshall para simulación de mezcla rápida con dinámica computacional de fluidos (2023)
Este documento tiene como finalidad mostrar la convergencia numérica de canaleta Parshall para la simulación de la unidad de mezcla rápida necesaria en las plantas de tratamiento de agua potable. Los sistemas de tratamiento incluyen una serie de procesos como lo es la coagulación, para que esta se realice de manera eficiente depende de la mezcla rápida que puede realizarse aprovechando la turbulencia provocada por dispositivos hidráulicos como la canaleta Parshall. Para llevar a cabo la optimización de las unidades de mezcla rápida se debe simular el flujo que pasa por la canaleta por medio de la estabilización de las variables que necesitará el modelo computacional. Mediante la construcción de un modelo CAD tridimensional de la canaleta ingresado como dato de entrada al software OpenFOAM, se definirá el dominio físico bajo consideración en formato. stl. Con esto establecido, se desarrolla el correcto mallado del modelo, lo que contempla el diseño de la red de volúmenes finitos en los que se discretiza el dominio, y posteriormente dar solución de ecuaciones de Euler para fluidos viscosos y de Navier Stokes mediante los solucionadores de OpenFOAM. Posterior a la convergencia del modelo numérico de la canaleta Parshall, se continúa analizando los diferentes campos de velocidad, presión, turbulencia y disipación de energía de turbulencia, que permitirán mejorar el entendimiento de los fenómenos hidráulicos presentes en la unidad simulada. En este estudio de simulación con un caudal de 13 l/s, se lograr la convergencia de la solución iterativa en la iteración 24401 donde se estabiliza el modelo CFD, logrando residuales de 10−2 10−3 de orden de magnitud, aceptados en la literatura para establecer que hay una convergencia matemática.