Abstract:
|
En este trabajo se aborda el desarrollo de esta metodología mostrando cómo se implementan y resuelven las ecuaciones de conservación de masa y momento mediante ejemplos con ejercicios completos.
El presente documento se divide en 3 secciones:
1. En la primera sección se trata el estudio del transporte de calor por difusión. La ecuación gobernante de este fenómeno es la denominada ECUACIÓN DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN.
𝜌·𝑐𝑝·𝜕𝑇𝜕𝑡= ∂∂x(𝜆·∂T∂x)+∂∂y(𝜆·∂T∂y)+∂∂z(𝜆·∂T∂z)+𝑞𝑣
Mediante volúmenes finitos se resuelve esta ecuación para el caso particular de una placa multimaterial con diferentes condiciones de contorno.
2. En la segunda sección se aborda el término convectivo. Se muestra cómo discretizar este término por el método de volúmenes finitos y qué clase de problemas surgen a su alrededor. Una vez resuelto, se habrá obtenido finalmente una herramienta para poder resolver numéricamente una ecuación completa de convección-difusión que gobierna los fenómenos de transporte en general.
𝜕(𝜌𝜙)𝜕𝑡+ ∇·(𝜌𝑣⃗ϕ)= ∇·(Γ ∇ϕ)+𝑆
En esta sección se resuelve el campo de distribución de una variable escalar genérica hasta la condición de estacionario sobre diferentes campos de velocidades conocidos.
3. En esta sección se aborda cómo resolver un campo de velocidades para unas condiciones de contorno determinadas. Dicho de otra manera, se resuelve el transporte de momento lineal.
En esta ocasión, las ecuaciones gobernantes siguientes:
- CONSERVACIÓN DE LA MASA ∇·𝑢⃗⃗=0
- CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL 𝜌𝜕𝑢⃗⃗⃗𝜕𝑡=−(𝜌𝑢⃗⃗ ∇)·𝑢⃗⃗+𝜇 Δ𝑢⃗⃗−∇𝑝
Para llevar a cabo esta resolución se muestra una aplicación del Teorema de Helmholtz-Hodges que origina el algoritmo Fractional Step Method. |