Implementación de métodos numéricos basados en el modelo de Lattice Boltzmann para aplicaciones en dinámica de fluidos computacional
Con relación a lo desarrollado en este proyecto, se tiene la implementación del método Lattice Boltzmann (LBM) para la simulación de flujos alrededor de un circulo a diferentes números de Reynolds, mediante el lenguaje de programación Python; haciendo uso de la librería pylbm la cual permitió realiz...
- Autores:
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano
- Repositorio:
- Expeditio: repositorio UTadeo
- Idioma:
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- oai:expeditiorepositorio.utadeo.edu.co:20.500.12010/21874
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12010/21874
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- Palabra clave:
- Ingeniería ambiental
Ingeniería ambiental -- Tesis y disertaciones académicas
Ingeniería sostenible -- Tesis y disertaciones académicas
Diseño sostenible -- Tesis y disertaciones académicas
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Con relación a lo desarrollado en este proyecto, se tiene la implementación del método Lattice Boltzmann (LBM) para la simulación de flujos alrededor de un circulo a diferentes números de Reynolds, mediante el lenguaje de programación Python; haciendo uso de la librería pylbm la cual permitió realizar un modelo D2Q9 (dos dimensiones y nueve velocidades), brindando una aproximación numérica a las soluciones relacionadas con las ecuaciones incompresibles de Navier-Stokes (NS). Como parte del componente primario revisado para la implementación de este modelo, se desarrollaron simulaciones mediante funciones de equilibrio que relacionan los momentos y las velocidades del sistema partiendo de los conceptos definidos en mecánica de fluidos; consecutivamente, se aplicó el mecanismo BGK (Bhatnagar-Gross-Krook) relacionado al proceso de transmisión y propagación fundamentados en la teoría cinético molecular de la materia. Por otro lado, se realizó la discretización espacial y temporal por medio de arreglos regulares de celdas, que hacen parte de una estructura Euclidiana, mediante autómatas celulares con el fin de clasificar reglas de actualización que determinan la evolución espacio-temporal del sistema dinámico propuesto. Finalmente, como parte de los resultados de este proyecto y con base a las simulaciones adelantadas, se evidencio el campo de velocidades proyectado por el movimiento del fluido a través del cuerpo sólido, caracterizados por diferentes números de Reynolds mostrando la importancia de los arreglos estructurales en el movimiento y transporte de fluidos. |
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Giovacchini, J. P. (Abril de 2018). Desarrollo e implementación de métodos basados en el modelo de Lattice Boltzmann para aplicaciones en mecánica de fluidos. Obtenido de https://core.ac.uk/download/pdf/157740441.pdf. Giovacchini, J., Ortiz, O., & Sacco, C. (13 de Noviembre de 2012). El método de Lattice Boltzmann con condiciones de borde en geometrías arbitrarias no regulares. Obtenido de https://cimec.org.ar/ojs/index.php/mc/article/view/4058. Mora, X. (14 de marzo de 2017). Las ecuaciones de Navier - Stokes ¿Impredictibilidad incluso sin mariposas? Obtenido de https://metode.cat/wp-content/uploads/2017/06/93ES-MONO-3-Navier-Stokes.pdf. Munar Suarez, O. E., & Piñeros Hernández, J. F. (2016). Propuesta de diseño de sistemas complejos basada en autómatas celulares difusos no uniformes y algoritmos evolutivos. Obtenido de https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/3407/Pi%F1erosHern%E1ndezJohnFredy2016.pdf;jsessionid=214CAEC31FE22951D5BDA530AFC6738D?sequence=1. Muñoz, K. A. (julio de 2019). Algoritmo preliminar de cálculo de flujo y dosis de neutrones para terapia por captura neutrónica mediante la implementación del método de lattice Boltzmann. Obtenido de https://repository.javeriana.edu.co/handle/10554/44601. Rahmany, M., Sundararajan, E., Mohd Zin, A., & Abdullah, S. (2013). Implementation Strategy fo D2Q9 Model on Desktop Grid Environment. Obtenido de https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2212017313004556?token=8C506FB923394C2CC2EB4FC0AB73CA3D1E1B075EF3ABA91B7A09954D8ACDDB1BA1D99503F0D62D15F0FF3292E704F06D&originRegion=us-east-1&originCreation=20210402234545. Sámano Tirado, D. A., & Sen, M. (15 de julio de 2009). Mecánica de Fluidos. Obtenido de https://www3.nd.edu/~msen/MecFl.pdf. Silva, J. D. (1994). Numerics of Gram-Schmidt Orthogonalization. Obtenido de https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0024379594904936. Vásquez, J. L. (2004). La ecuación de Navier-Stokes. Obtenido de https://www.researchgate.net/publication/28202179_La_ecuacion_de_Navier-Stokes_Un_reto_fisico-matematico_para_el_siglo_XXI. Yan, G., & Yuan, L. (10 de enero de 2001). Lattice Bhantnagar-Gross-Krook model for the Lorenz attractor. Obtenido de http://lsec.cc.ac.cn/~lyuan/phyD.pdf. Gladrow, D. A. (2000). Lattice- Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Models. Berlin: Springer. Krüger , T., Kusumaatmaja, H., Kuzmin, A., Shardt, O., Silva, G., & Viggen, E. M. (2017). The Lattice Boltzmann Method - Principles and Practice. Switzerland: Springer. Larson, R., & Bruce H, E. (2010). Cálculo 2 de varias variables. México D.F: McGrawHill. Oliver Olivella, X., & Agelet de Saracíbar, C. (2000). Mecánica de medios continuos para ingenieros. Catalunia: Edicions UPC. Serway, R., & Jewett, J. (2008). Física para ciencias e ingeniería. México D.F.: Cengage Learning Editores. Shames, I. H. (1995). Mecáncia de Fluidos. Bogotá: McGRAW-HILL. Thorne, D. T., & Sukop, M. C. (2007). Lattice Boltzamann Modeling An Introduction for Geoscientists and Engineers. 2006: Springer White, F. M. (2004). Mecánica de Fluidos. Madrid: McGrawHill. Wolf-Gladrow, D., & Alfred , W. (2005). Lattice-Gas Cellular Automata and Lattice Boltzmann Models - An Introduction. Berlin: Spinger. Wolfram, S. (Diciembre de 2002). A new kind of science. USA: Wolfram Media Inc. Younsi, R. (2012). Navier-Stokes Equations Properties, Description And Applications. New York: NOVA Sience Publishers. |
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EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realizó sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuestión, EL AUTOR, asumirá toda la responsabilidad, y saldrá en defensa de los derechos aquí autorizados; para todos los efectos la universidad actúa como un tercero de buena fe. EL AUTOR, autoriza a LA UNIVERSIDAD DE BOGOTA JORGE TADEO LOZANO, para que en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995 y demás normas generales sobre la materia, utilice y use la obra objeto de la presente autorización. POLITICA DE TRATAMIENTO DE DATOS PERSONALES. Declaro que autorizo previa y de forma informada el tratamiento de mis datos personales por parte de LA UNIVERSIDAD DE BOGOTÁ JORGE TADEO LOZANO para fines académicos y en aplicación de convenios con terceros o servicios conexos con actividades propias de la academia, con estricto cumplimiento de los principios de ley. Para el correcto ejercicio de mi derecho de habeas data cuento con la cuenta de correo protecciondatos@utadeo.edu.co, donde previa identificación podré solicitar la consulta, corrección y supresión de mis datosAbierto (Texto Completo)http://purl.org/coar/access_right/c_abf22021-09-21T15:16:36Z2021-09-21T15:16:36Z2021http://hdl.handle.net/20.500.12010/21874http://expeditio.utadeo.edu.coCon relación a lo desarrollado en este proyecto, se tiene la implementación del método Lattice Boltzmann (LBM) para la simulación de flujos alrededor de un circulo a diferentes números de Reynolds, mediante el lenguaje de programación Python; haciendo uso de la librería pylbm la cual permitió realizar un modelo D2Q9 (dos dimensiones y nueve velocidades), brindando una aproximación numérica a las soluciones relacionadas con las ecuaciones incompresibles de Navier-Stokes (NS). Como parte del componente primario revisado para la implementación de este modelo, se desarrollaron simulaciones mediante funciones de equilibrio que relacionan los momentos y las velocidades del sistema partiendo de los conceptos definidos en mecánica de fluidos; consecutivamente, se aplicó el mecanismo BGK (Bhatnagar-Gross-Krook) relacionado al proceso de transmisión y propagación fundamentados en la teoría cinético molecular de la materia. Por otro lado, se realizó la discretización espacial y temporal por medio de arreglos regulares de celdas, que hacen parte de una estructura Euclidiana, mediante autómatas celulares con el fin de clasificar reglas de actualización que determinan la evolución espacio-temporal del sistema dinámico propuesto. Finalmente, como parte de los resultados de este proyecto y con base a las simulaciones adelantadas, se evidencio el campo de velocidades proyectado por el movimiento del fluido a través del cuerpo sólido, caracterizados por diferentes números de Reynolds mostrando la importancia de los arreglos estructurales en el movimiento y transporte de fluidos.#IngenieríaAmbientalRequerimientos de sistema: Adobe Acrobat ReaderIn relation to what has been developed in this project, the implementation of the Lattice Boltzmann Method (LBM) for the simulation of flows around a circle at different Reynolds numbers was carried out using the Python programming language, making use of the pylbm library, which allowed a D2Q9 model (two dimensions and nine speeds) to be created, providing a numerical approximation to the solutions related to the incompressible NavierStokes (NS) equations. As part of the primary component reviewed for the implementation of this model, simulations were developed using equilibrium functions that relate the moments and velocities of the system based on the concepts defined in fluid mechanics; consequently, the BGK (Bhatnagar-Gross-Krook) mechanism related to the transmission and propagation process based on the kinetic molecular theory of matter was applied. On the other hand, the spatial and temporal discretisation was carried out by means of regular arrays of cells, which are part of a Euclidean structure, by means of cellular automata in order to classify update rules that determine the spatio-temporal evolution of the proposed dynamic system. Finally, as part of the results of this project and based on the simulations carried out, the velocity field projected by the movement of the fluid through the solid body was demonstrated, characterized by different Reynolds numbers, showing the importance of the structural arrangements in the movement and transport of fluids.60 páginasapplication/pdf1 recurso en línea (archivo de texto)spaUniversidad de Bogotá Jorge Tadeo LozanoIngeniería ambientalFacultad de Ciencias Naturales e IngenieríaUniversidad de Bogotá Jorge Tadeo LozanoExpeditio Repositorio Institucional UJTLIngeniería ambientalIngeniería ambiental -- Tesis y disertaciones académicasIngeniería sostenible -- Tesis y disertaciones académicasDiseño sostenible -- Tesis y disertaciones académicasImplementación de métodos numéricos basados en el modelo de Lattice Boltzmann para aplicaciones en dinámica de fluidos computacionalTrabajo de grado de pregradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fGiovacchini, J. P. (Abril de 2018). Desarrollo e implementación de métodos basados en el modelo de Lattice Boltzmann para aplicaciones en mecánica de fluidos. Obtenido de https://core.ac.uk/download/pdf/157740441.pdf.Giovacchini, J., Ortiz, O., & Sacco, C. (13 de Noviembre de 2012). El método de Lattice Boltzmann con condiciones de borde en geometrías arbitrarias no regulares. Obtenido de https://cimec.org.ar/ojs/index.php/mc/article/view/4058.Mora, X. (14 de marzo de 2017). Las ecuaciones de Navier - Stokes ¿Impredictibilidad incluso sin mariposas? Obtenido de https://metode.cat/wp-content/uploads/2017/06/93ES-MONO-3-Navier-Stokes.pdf.Munar Suarez, O. E., & Piñeros Hernández, J. F. (2016). Propuesta de diseño de sistemas complejos basada en autómatas celulares difusos no uniformes y algoritmos evolutivos. Obtenido de https://repository.udistrital.edu.co/bitstream/handle/11349/3407/Pi%F1erosHern%E1ndezJohnFredy2016.pdf;jsessionid=214CAEC31FE22951D5BDA530AFC6738D?sequence=1.Muñoz, K. A. (julio de 2019). 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