Simulación de Capas Límite por el método de Lattice Boltzmann Entrópico

La capa límite, esa pequeña región alrededor de un objeto inmerso en un flujo donde los efectos viscosos son relevantes, constituye un marco ideal para poner a prueba los métodos de simulación numérica de fluidos. Debido a que la capa límite emerge a números de Reynolds medios y altos, el método de Lattice Boltzmann Entrópico (EBGK) es una opción correcta. Sin embargo, el modelo apropiado requiere ubicar las fronteras muy lejos del objeto, pero asegurando una alta resolución muy cerca a su superficie. Por esta razón investigamos la manera de combinar un modelo de EBGK de segundo orden con las técnicas de refinamiento de malla y de frontera inmersa para reproducir la capa límite de Blasius sobre una superficie plana a Re=500 y el coeficiente de presión alrededor de un airfoil NACA0012 a dos números de Reynolds: Re=500 y Re=5000, con el objetivo de determinar hasta qué punto la combinación de estas dos técnicas mejoran el desempeño del método EBGK. Obtenemos que el método combinado reproduce satisfactoriamente ambos sistemas a Re=500. Las dos técnicas adicionales combinadas logran mejorar los resultados del EBGK desde sólo predecir la capa límite de forma aproximada a seguir fielmente los resultados teóricos o los obtenidos por simulaciones de alta precisión. Los errores cuadráticos medios obtenidos son inferiores al 2%, comparable con los reportados en la literatura usando métodos de tercer orden. En cambio, el coeficiente de presión a lo largo del airfoil a Re=5000 sólo se logra aproximar de manera cualitativa, lo que indica aproximadamente el límite de exactitud del método combinado. El trabajo constituye una guía valiosa para los investigadores que deseen utilizar el método de Lattice Boltzmann Entrópico en aplicaciones de ciencia e ingeniería.

• Autores: Silva Poveda, Nelson Giovanni
• Fecha de publicación: 2018
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/63419
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/63419; http://bdigital.unal.edu.co/63752/
• Palabra clave: 53 Física / Physics; EBGK; NACA0012; Capa Límite; Blasius; Boundary Layer
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional