Evaluación hidrodinámica de aliviaderos de cañuela elevada en régimen supercrítico mediante simulación CFD

ilustraciones, diagramas, tablas

Autores:
Henao Monsalve, Leonardo Antonio
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2022
Institución:
Universidad Nacional de Colombia
Repositorio:
Universidad Nacional de Colombia
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unal.edu.co:unal/82106
Acceso en línea:
https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/82106
https://repositorio.unal.edu.co/
Palabra clave:
620 - Ingeniería y operaciones afines::627 - Ingeniería hidráulica
Estructuras hidráulicas
Hydraulic structures
Alcantarillado combinado
Aliviadero de cañuela elevada
Dinámica de fluidos computacional (CFD)
Estructura de separación de caudales (CSO)
Flujo espacialmente variado
Flujo supercrítico
Integralidad del drenaje urbano
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Supercritical flow
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spelling Atribución-NoComercial 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Carvajal Serna, Luis Fernandoa9be69f5613f5e45dd1ad7925cd8fb94600Toro Botero, Francisco Mauriciocf257e79744a6dbf5281054eb02b0352600Henao Monsalve, Leonardo Antonio7359bbb40b38bb4bf11db49f0930db3e6002022-08-25T16:47:42Z2022-08-25T16:47:42Z2022https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/82106Universidad Nacional de ColombiaRepositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiahttps://repositorio.unal.edu.co/ilustraciones, diagramas, tablasEn esta tesis se presenta el análisis del flujo sobre aliviaderos de cañuela elevada en régimen supercrítico. La investigación se realizó en dos etapas, donde se implementó el software comercial ANSYS – Fluent, datos experimentales e información recopilada de este tipo de estructuras hidráulicas localizadas en el Valle de Aburrá (Antioquia, Colombia). En la primera etapa se realizó la calibración y validación numérica de un aliviadero de cañuela elevada, de sección circular prismática, con datos experimentales disponibles. Los efectos de la turbulencia y las variaciones de la superficie libre se simularon utilizando el modelo de turbulencia k-ε Realizable y Volumen de fluido (VOF), respectivamente. Se utilizó el solucionador Coupled con el método Pseudo-Transient, los cuales resuelven flujos en estado estacionario y aceleran la convergencia de la solución. Las simulaciones muestran que el modelo numérico predice las mediciones experimentales con buena precisión, con errores relativos de 3.65% y 3.12% para los caudales y menores al 6.6% para el perfil de flujo. Los resultados obtenidos se compararon con las metodologías de diseño propuestas en la normatividad local vigente. En la segunda etapa, de predicción, se simularon varios escenarios en aliviaderos de cañuela elevada existentes, de sección transversal rectangular y circular no prismática, y se propusieron modelos matemáticos para aplicación en la ingeniería práctica, obteniendo errores de estimación del caudal vertido y del perfil de flujo del orden del 10% y 2%, respectivamente. Se concluye que la metodología CFD es altamente recomendada para analizar y predecir la hidrodinámica del flujo en estas estructuras. (Texto tomado de la fuente)In this thesis, the analysis of overflow over Sewer Two-sided Sideweirs in supercritical regime is presented. The research was carried out in two stages, where the commercial software ANSYS - Fluent, experimental data and information collected from this type hydraulic structures located in the Valle de Aburrá (Antioquia, Colombia) were implemented. In the first stage, the calibration and numerical validation of a Sewer Two-sided Sideweirs, with a prismatic circular Cross-Section was carried out with available experimental data. The effects of turbulence and free surface variations were simulated using the k-ε Realizable turbulence model and Volume of fluid (VOF), respectively. The Coupled solver was used with the Pseudo-Transient method, which resolve flows in steady state and accelerate the solution convergence. Simulations show that the numerical model predicts the experimental measurements with a high accuracy, with relative errors of 3.65% and 3.12% for flow rates and less than 6.6% for flow profile. The results obtained were compared with the design methodologies proposed in the current local regulations. In the second stage, prediction, several scenarios were simulated in existing Sewer Two-sided Sideweirs, with a Non-prismatic rectangular and circular Cross-section, and mathematical models were proposed for application in practical engineering, obtaining estimation errors of the discharged flow and flow profile of the order of 10% and 2%, respectively. It is concluded that the CFD methodology is highly recommended to analyze and predict the hydrodynamics of flow in these structuresMaestríaMagister en Ingeniería – Recursos HidráulicosHidráulica e HidrodinámicaÁrea Curricular de Medio Ambientexviii, 125 páginasapplication/pdfspaUniversidad Nacional de ColombiaMedellín - Minas - Maestría en Ingeniería - Recursos HidráulicosDepartamento de Geociencias y Medo AmbienteFacultad de MinasMedellín, ColombiaUniversidad Nacional de Colombia - Sede Medellín620 - Ingeniería y operaciones afines::627 - Ingeniería hidráulicaEstructuras hidráulicasHydraulic structuresAlcantarillado combinadoAliviadero de cañuela elevadaDinámica de fluidos computacional (CFD)Estructura de separación de caudales (CSO)Flujo espacialmente variadoFlujo supercríticoIntegralidad del drenaje urbanoCombined sewerSewer two-sided sideweirsComputational fluid dynamics (CFD)Combined sewer overflows (CSO)Spatially varied flowSupercritical flowIntegrality of urban drainageEvaluación hidrodinámica de aliviaderos de cañuela elevada en régimen supercrítico mediante simulación CFDHydrodynamic evaluation of Sewer Two-sided Sideweirs in supercritical regime by means of CFD simulationTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMValle de Aburrá, Antioquia, ColombiaAndersson, B., Andersson, R., Håkansson, L., Mortensen, M., Sudiyo, R., & Van Wachem, B. 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