Examinando por Tutor "Ing. Gruber A. Caraballo V."
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Publicación Caracterización de las ondas de choque oblicuas en el flujo supersónico a través de un turbo estator usando técnicas de CFD(2019-03-12) José Gregorío Terán BarazarteLa presente investigación consistió en la caracterización de ondas de choque oblicuas como el resultado del flujo supersónico a través de un turbo estator (scramjet) utilizando técnicas de aproximación numérica CFD (computational fluid dynamics por sus siglas en inglés).Con ello se analizó el comportamiento del campo de flujo, su interacción y la influencia que tiene el régimen supersónico por medio del número de Mach en el campo escalar de presión y el campo vectorial de velocidad para obtener patrones de flujo en forma de data, curvas y gráficos que nos permitan comprender las irreversibilidades termodinámicas presentes. El principal objetivo es lograr las diferentes condiciones que permitirían la aparición del fenómeno de ondas de choque oblicuas, por lo que se espera que por medio de la dinámica de fluidos computacional, CFD, se puedan usar isosuperficies y un mallado mixto para visualizar los ángulos de las ondas. La técnica CDF permite evaluar las ecuaciones de dinámica de fluidos que no se pueden trabajar analíticamente debido a sus complejidades matemáticas, es decir, se usa para resolver numéricamente las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS), evitando así los costos en equipos e instalaciones de pruebas.Publicación Diseño aerodinámico del alerón delantero de un monoplaza de fórmula 1 bajo las condiciones del Autodromo Nazionale Di Monza mediante el uso de técnicas de aproximación numérica CFD(2019-08-12) Antonio AbruscatoLa presente investigación consiste en el diseño del alerón delantero de un monoplaza de fórmula 1 mediante el estudio del comportamiento de su campo de flujo y su influencia bajo las condiciones del Autodromo Nazionale di Monza utilizando técnicas de aproximación numérica CFD (computational fluid dynamics por sus siglas en inglés). Con ello se pretende analizar las variables que conllevan al comportamiento necesario del alerón delantero de un monoplaza de fórmula 1, rigiendo su diseño por las regulaciones técnicas impuestas por la Federación Internacional del Automóvil (FIA), ente rector de la fórmula 1. Por lo que se debe modelar el diseño del alerón delantero en estudio utilizando una herramienta CAD (computanional assisted design), y de esta manera, mediante la dinámica de fluidos computacional, CFD, someter el diseño en estudio a condiciones específicas presentadas durante el recorrido de un monoplaza de fórmula 1 en sectores que caracterizan al autódromo que forma parte de la investigación, lo cual permite obtener patrones de flujo en forma de data, curvas y gráficos, los cuales serán comparados con datos presentados en competiciones llevadas a cabo en dicho autódromo, permitiendo de esta manera deducir el comportamiento del alerón delantero diseñado. La técnica CFD permite evaluar las ecuaciones de dinámica de fluidos que no se pueden trabajar analíticamente debido a sus complejidades matemáticas, es decir, se usa para resolver numéricamente las ecuaciones de Navier Stokes promediadas por Reynolds (RANS), evitando así los costos en equipos e instalaciones de pruebas.Publicación Estudio de la dinámica del flujo de agua alrededor de un cilindro horizontal utilizando métodos de elementos finitos(2019-06-12) Yovanny de Jesús Rojas JaramilloLa presente investigación consistió en el estudio de la dinámica del flujo de agua alrededor de cilindros horizontales, similar al modelo utilizado para los intercambiadores de calor de flujo cruzado y donde se desea estudiar los efectos de disipación viscosa, desprendimiento de vórtices, efectos de la velocidad sobre la superficie del cilindro y la influencia de la gravedad sobre el campo de flujo, utilizando una herramienta computacional de dinámica de fluidos (CFD) basada en el método de elementos finitos. También se realizó una malla computacional híbrida y refinada alrededor de los cilindros, para visualizar contornos de presión, velocidad y líneas de corriente con la finalidad de describir los patrones de flujo según la bibliografía especializada consultada y se espera que dichos resultados conlleven al aporte de ideas para el diseño de intercambiadores de calor, o corroboren la teoría que los describe. Metodológicamente es una investigación exploratoria, sustentada en un diseño documental y de nivel descriptivo.Publicación Estudio del campo de flujo alrededor de un perfil aerodinámico de aerogeneradores de baja potencia usando técnicas de CFD(2018-05-16) Alejandro García; Wilhelm LaraEl trabajo de grado presentado a continuación, el cual fue denominado “Estudio del campo de flujo alrededor de un perfil aerodinámico de aerogeneradores de baja potencia usando técnicas de cfd” tuvo como objetivo general estudiar los fenómenos físicos presentes en el flujo circundante al perfil aerodinámico destinado a aerogeneradores de baja potencia por medio del uso de técnicas de dinámica de fluidos computacional. Metodológicamente es una investigación documental y de campo donde se desarrolló una simulación para observar el comportamiento del flujo alrededor del perfil escogido. Se explicaron las fases y procedimientos los cuales consisten en: Primero se realizó una recopilación de información, para su posterior análisis, luego mediante una herramienta CAD se diseñó el perfil del álabe, posterior a esto se realizó la simulación en el Software ANASYS WORKBENCH utilizando la herramienta de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) bajo parámetros escogidos y el número de Reynolds. Se analizaron los resultados arrojados por el software y se compararon con las características funcionales proporcionadas por fabricantes y/o trabajos de investigación. Para finalmente concluir gracias a la interpretación de los resultados la importancia de la selección correcta del perfil para las características de trabajo existentes y los parámetros que determinan la ubicación del mismo, ya que estos son factores determinantes en la eficiencia obtenida.Publicación Estudio del campo de flujo compresible en la descarga de una tobera convergente-divergente utilizando técnicas de aproximación numérica(2019-01-16) Carlos GranadosEl presente trabajo de investigación consistió en el estudio del campo de flujo compresible en la descarga de una tobera convergente – divergente, del cual se analizó su comportamiento según la geometría de las diferentes ondas de choque y de expansión en la estela del flujo, por medio de técnicas de aproximación numérica y el uso de una herramienta de dinámica de fluidos computacional CFD. Una vez analizados los resultados arrojados por mencionada herramienta, se llegó a la conclusión de que la principal variable en el comportamiento del campo de flujo compresible en dicha zona, era el diferencial de presión que existe entre la entrada y la salida de la tobera. Dicho diferencial, al estar en el orden de los 750 kPa, generó una estela supersónica. Por otra parte, también se seleccionó el modelo matemático más adecuado para la resolución de las ecuaciones del caso estudio, por medio de procesadores de datos incluidos en la CFD, que generaron gráficos específicos para la variable en cuestión y permitieron caracterizar irreversibilidades como: flujo de Prandtl Meyer, efecto de Coandâ, y múltiples comportamientos de ondas de choque oblicuas a lo largo de la estela.Publicación Estudio del fenómeno de cavitación en el dominio fluidizado impulsor-voluta de una bomba centrífuga usando técnicas de CFD(2019-01-12) Jerónimo Fernández; Giovanni BrizuelaEl presente trabajo de investigación está basado en realizar estudios del fenómeno de cavitación en el dominio fluidizado impulsor-voluta de una bomba centrífuga usando técnicas de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional), para lograr entender el comportamiento del fluido, las burbujas de vapor y todo el fenómeno que representa la cavitación durante el funcionamiento de una bomba centrífuga. Las bombas centrífugas tienen un papel importante al diseñar redes de flujo y sistemas de bombeo tanto para aplicaciones industriales como caseras, gracias a ellas se puede enviar caudales de agua requeridos para múltiples propósitos. Este trabajo se basa en la búsqueda de variables importantes para comprender el fenómeno de cavitación el cual es perjudicial para el funcionamiento óptimo de las bombas centrífugas y para su tiempo de vida útil. También se usarán datos para parametrizar las simulaciones, así como también, se selecciona una bomba centrífuga KSB ETA 32-200 a 3500RPM para su modelado 3D y la determinación de su dominio de flujo de acuerdo a sus componentes, en el cual se aplicarán las técnicas de dinámica de fluidos computacional y de esta manera se obtendrán los datos en forma de tablas, imágenes y gráficas, con la finalidad de ser interpretadas en función a la mecánica de fluidos.Publicación Estudio del fenómeno de cavitación en válvulas hidráulicas de corte utilizando la técnica de aproximación numérica CFD(2019-05-12) Rickarlo Duran; Alexander TorresEl presente trabajo tiene como objetivo el “estudio del fenómeno de cavitación en válvulas hidráulicas de corte utilizando la técnica de aproximación numérica CFD”, se enfocaren entender el comportamiento del fluido a través de válvulas de corte, las variables que intervienen en este, así como también el fenómeno cavitación. Dicho análisis se llevó a cabo con aplicación de técnicas de aproximación numérica CFD e investigaciones previas, en esta investigación se desarrolló una simulación del flujo a través de las válvulas de corte escogidas para estudiar el fenómeno de cavitación. Inicialmente se definió la problemática que trae consigo el desarrollo de este estudio, seguidamente se realizó una recopilación de información sobre el tema, luego mediante una herramienta CAD se modelaron las válvulas escogidas, por consiguiente, se realizó la simulación del campo de flujo a través de estas con el Software ANSYS® WORKBENCH bajo los parámetros de flujo escogidos, por último, se muestran los resultados obtenidos luego de la simulación para luego dar explicación de lo ocurrido. Se determinó el comportamiento del flujo al variar la posición del obturador en cada válvula y como crece el porcentaje de vapor al obstruir el paso del flujo. Al final del análisis de demostró que la válvula de asiento cónico es la que presenta menor grado de cavitación en comparación con la válvula de bola y de compuerta.Publicación Estudio del flujo compresible en una tobera convergente-divergente utilizando dinámica de fluidos computacional(2017-11) Raúl Evencio Echezuría MedinaLa presente investigación muestra el estudio del flujo compresible en una tobera convergente – divergente mediante el uso de un programa de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Una tobera convergente – divergente es un ducto de sección transversal variable el cual es usado para acelerar el flujo que pasa a través de ella y así exista la posibilidad de alcanzar velocidades supersónicas a la salida del mismo. A partir de esto se estudia el comportamiento del campo de flujo a través de la tobera y como el mismo se ve afectado al modificar determinados factores, dichos factores para esta investigación constan de presencia de rugosidad absoluta y transferencia de calor en las paredes de la tobera. Es importante destacar que no existe un modelo matemático que permita estudiar la influencia de esos factores sobre el flujo, y por ello se utilizaron las ecuaciones de Navier-Stokes discretizadas y resueltas mediante le uso se un computador usando las técnicas de CFD, obteniéndose que para el caso de la influencia de la rugosidad absoluta de las paredes de la tobera, las variaciones en las propiedades del flujo son mínimas. Mientras que para la condición de adición de calor las variaciones en las propiedades del flujo como la velocidad, número de Mach y presión son más notables; generando ciertas modificaciones en el comportamiento del fluido. Estas variaciones se muestran en forma de curvas de propiedades en función de la longitud de la tobera y cambios de las mismas contra la temperatura.Publicación Estudio dinámico de una bomba Triplex para desplazar fluidos viscoelásticos utilizando métodos de elementos finitos(2020-06-30) Rakan El Atrache; Celso VázquezUn fluido viscoelástico es un fluido no newtoniano que posee la propiedad de recuperar parte de su estado inicial después de sufrir una deformación. Debido a la poca información de estudios disponibles sobre los fluidos viscoelásticos y dispositivos para desplazarlos, se planteó y procedió a realizar un estudio donde se seleccionaron un fluido de perforación viscoelástico y una bomba para perforación de pozos petroleros en específico. Siendo el enfoque de la investigación entender el comportamiento de un fluido de perforación (comúnmente llamado lodo de perforación) de composición viscoelástica al ser desplazado por una bomba de desplazamiento positivo de pistones lineales Triplex, estudiando las variables dinámicas que intervienen en el fluido viscoelástico. El estudio se realizó utilizando un programa de dinámica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en inglés), el cual aplico métodos de elementos finitos(FEM, por sus siglas en ingles) para la solución de las ecuaciones constitutivas del caso en estudio. Este trabajo se encontró respaldado en una investigación documental y de nivel descriptivo, donde se desarrolló una simulación del comportamiento del flujo a través de la cámara de la bomba triplex previamente escogida y modelada para este estudio. Las fases de la investigación fueron: caracterizar los fluidos de perforación viscoelásticos, constituir una bomba Triplex y modelarla mediante la herramienta CAD/CAE SolidWorks, realizar la simulación del flujo del fluido viscoelástico a través de la cámara de flujo de la geometría modelada de la bomba usando el software de FEM COMSOL Multiphysics bajo los parámetros escogidos y el análisis de los resultados arrojados por el estudio.Publicación Estudio hidrodinámico de medidores de flujo utilizando dinámica de fluidos computacional(2018-08-15) Francis Jiménez; Eliecer LeónEl presente trabajo de investigación se enfoca en realizar estudios hidrodinámicos de medidores de flujo tipo placa orificio y tubo venturi utilizando la herramienta de dinámica de fluidos computacional (CFD), para lograr entender el comportamiento del fluido y los fenómenos presentes durante la medición. Los medidores de flujos tienen un papel importante al diseñar una red de flujo, gracias a ellos podemos evitar grandes problemas de sobrecarga en nuestras redes que podrían implicar un gasto para la empresa o industria, conociendo así el flujo másico transitado a lo largo de la tubería del diseño, a través de la ecuación de la continuidad y la ecuación de Bernoulli. A partir de este, se estudia el comportamiento del campo de flujo, a través del número de Reynolds y el coeficiente de descarga. El comportamiento del fluido se muestra en forma de curvas generadas por la variación de la velocidad del fluido aguas arriba, mostrando el valor de Re vs Cd, teniendo en cuenta que, para este estudio, el proceso de la transferencia de calor es totalmente adiabático con respecto a las paredes de las tuberías del diseño. Por último, se realizaron varias simulaciones con diferentes velocidades con el método de CFD, donde los resultados obtenidos fueron precisos y el comportamiento de las curvas características de los medidores de fluidos coinciden con las curvas obtenidas teóricamente de los catálogos seleccionados.Publicación Estudio numérico computacional de la interacción fluido sólido en álabes de turbocompresores axiales(2019-10-14) William Alhamra; Luis SequeraLa presente investigación consiste en la simulación y estudio de la interacción fluido-solido en los alabes de los turbocompresores axiales utilizando la técnica de aproximación numérica CFD (computational fluid dynamics por sus siglas en inglés). Con ello se quiere analizar el comportamiento del campo de flujo, su interacción y la influencia que tiene los cambios del momento cinético en el campo escalar de presión y el campo vectorial del momento para obtener patrones de flujo en forma de data, curvas y gráficos que nos permitan comprender las interacciones entre el fluido y el rotor de la máquina. El objetivo que se persigue es cuantificar tanto las tensiones mecánicas como los desplazamientos por deformación a los que se encuentra sometido el álabe debido a la interacción con el fluido a elevada velocidad, para que se puedan usar isosuperficies y campos de flujo bifásicos para visualizar los tipos de tensiones y deformaciones. La técnica CDF permite evaluar las ecuaciones de dinámica de fluidos que no se pueden trabajar analíticamente debido a sus complejidades matemáticas, es decir, se usa para resolver numéricamente las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS), evitando así los costos en equipos e instalaciones de pruebas.Publicación Simulación de las propiedades del flujo de agua a través del rotor de una turbina hidráulica(2017-10-28) José Gregorio Sánchez GarcíaEl siguiente trabajo tiene como objetivo principal la simulación del flujo de agua a través del rotor de una turbina hidráulica. Con ello se quiere analizar el comportamiendo del campo de flujo, su interacción y la influencia que tiene los cambios del momento cinético en el campo escalar de presión y el campo vectorial del momento para obtener patrones de flujo en forma de data, curvas y gráficos que permitan comprender el fenómeno. La dinámica de fluidos computacional, CFD, es una herramienta para estudiar éste comportamiento, debido a que las opciones experimentales son muy costosos. Estas herramientas permiten evaluar las ecuaciones de dinámica de fluidos que no se pueden trabajar analíticamente debido a sus complejidades matemáticas, sin embargo se hace un análisis de la simetría del rotor con el fin de mantener los costos computacionales en un nivel asequible. Esta opción fue seleccionada para buscar un uso optimizado de los recursos computacionales sin pérdida de precisión en los detalles del campo de flujo a través del mismo. Se dimensionó y digitalizó el rotor mediante un programa de dibujo asistido por computadora (CAD) para su exportación al ambiente CFD de ANSYS® CFX donde se discretizó el dominio fluidizado, estableciéndose las condiciones de contorno y simulando el flujo. Se obtuvo la data suficiente para generar las curvas de altura útil y potencia vs caudal y compararlas con las proporcionadas por los fabricantes, encontrándose una similitud aceptable en la forma y tendencias de las curvas.Publicación Simulación del campo de flujo en una tobera convergente – divergente mediante una herramienta computacional de CFD(2018-08-24) Carlos Esteban Prieto ArveloLa presente investigación muestra el análisis numérico realizado a una tobera convergente – divergente mediante el uso de un programa de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Una tobera convergente – divergente es un ducto de sección transversal variable el cual es usado para acelerar el flujo que pasa a través de ella y así exista la posibilidad de alcanzar velocidades supersónicas a la salida del mismo. A partir de esto se estudia el comportamiento del campo de flujo a través de la tobera y como el mismo se ve afectado por la relación de presiones entre la entrada y la correspondiente a la descarga (contrapresión), se generan ondas de choque normal en la parte divergente de la tobera. Los resultados demuestran que a medida que disminuye la contrapresión, la onda de choque normal se desplaza en la dirección del flujo y se acentúan los patrones de desprendimiento de capa límite, sin embargo, el modelo matemático basado en las ecuaciones RANS (Ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds), las relaciones de Rankine-Hugoniot y el modelo de turbulencia kappa-épsilon demostraron ser apropiados debido a la estabilidad y convergencia de las simulaciones.