Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.escuelaing.edu.co/handle/001/531
Exportar a Bibtex Exportar a RIS Exportar a Excel Buscar en google Schoolar Buscar en microsoft academic
Title: Modelación hidrodinámica bi y tridimensional de dos canales con disipador de energía del laboratorio de la Escuela Colombiana de Ingeniería utilizando ANSYS FLUENT
Other Titles: Bi- and Three-dimensional hydrodynamic modeling of two channel with energy dissipator from the Escuela Colombiana de Ingeniería using ANSYS FLUENT
Authors: Mora Uscátegui, Jorge Alejandro 
metadata.dc.thesis.grantor: Santos Granados, Germán Ricardo (dir)
Keywords: Modelación numérica 2D y 3D
Canal a superficie libre
Disipador de energía
Dinámica de fluidos computacional
ANSYS FLUENT
Issue Date: 2017
metadata.dc.description.resumen: El presente estudio trata de la modelación de la dinámica de fluidos computacional (CFD por sus siglas en ingles) de dos estructuras hidráulicas. La primera parte de la modelación corresponde al canal llamado “ECI No. 2”, el cual contiene una estructura de transición llamada “disipador de energía”, donde se modeló el perfil de lámina de agua con el modelo 1D de Runge Kutta y la herramienta de simulación dinámica computacional ANSYS FLUENT 2D y 3D. Se utilizó el modelo de volumen de fluidos VOF para modelar la interfase de las fases agua y aire. El modelo utilizado para modelar flujo turbulento es el “Baseline (BSL) k-w” en flujo permanente. Se tuvieron en cuenta otros submodelos de discretización para resolver las ecuaciones de continuidad y cantidad de movimiento. Los resultados fueron comparados y analizados con mediciones realizadas en el modelo físico para una serie de caudales en la sección central longitudinal del canal, ejecutando actividades de verificación y validación. Se eligió los modelos 1D y 2D como la representación de un caso ideal (sin contemplar flujos en dirección transversal) y los modelos en 3D como los mejores por su representación más aceptable a la realidad. Además, se realizaron análisis complementarios a modelaciones de dos topologías a las cuales no se pudieron medir (canal sin disipador de energía y sin rampa, canal con disipador de energía y sin rampa), realizando modelaciones comparativas de alturas de lámina de agua, energía mecánica, simetría del flujo (distribución de flujos primarios y secundarios, coeficiente de fricción y líneas de corriente) y distribución de la velocidad y presión. La segunda parte de la modelación corresponde al canal llamado “ECI No. 1”, el cual cuenta con un tanque de amortiguamiento y un canal rectangular con un vertedero aguas abajo. Esta estructura hidráulica fue modelada en flujo no permanente por primera vez por Arenas Amado (2002) con modelos 1D en flujo no permanente y comparados con mediciones de presión registradas por transductores. Esta información fue utilizada para el presente estudio para modelar con ANSYS FLUENT 2D utilizando el modelo VOF y el modelo de turbulencia “k-e Realizable”. Se realizó comparaciones con los datos medidos y modelados con el método de las características explícitas en el estudio de referencia. En el análisis de resultados se encontró similitudes al comparar con los resultados de la presión estática, pero con mejores resultados al compararlos con los resultados del nivel de agua modelado con ANSYS FLUENT. Adicionalmente, se realizó un análisis del transductor cercano al vertedero con respecto a la distribución de la presión desde el punto de vista teórico y los resultados de las modelaciones, encontrando que los registros de este transductor no representan el nivel de la lámina de agua.
Abstract: The present study deals with the computational fluid dynamics (CFD) modeling of two hydraulic structures. The first part of the modeling corresponds to the channel called "ECI No. 2", which contains a transition structure called "energy dissipator", where the surface water profile was modeled with the Runge Kutta 1D model and the ANSYS FLUENT 2D and 3D dynamic computational simulation. The VOF fluid volume model was used to model the interface of the water and air phases. The model used to model turbulent flow is the "Baseline (BSL) k-w" in permanent flow. Other discretization submodels were considered to solve the equations of continuity and momentum. The results were compared and analyzed with measurements made in the physical model for a series of flows in the longitudinal center section of the channel, performing verification and validation activities. The models 1D and 2D were chosen as the representation of an ideal case (without considering cross-directional flows) and 3D models as the best for their representation more acceptable to reality. In addition, complementary analyzes were carried out on the modeling of two topologies that could not be measured (channel without heatsink and without ramp, channel with energy dissipator and without ramp), performing comparative modeling of heights of surface water, mechanical energy, Flow symmetry (distribution of primary and secondary flows, coefficient of friction and current lines) and distribution of velocity and pressure. The second part of the modeling corresponds to the channel called "ECI No. 1", which has a buffer tank and a rectangular channel with a downstream weir. This hydraulic structure was modeled in non-permanent flow for the first time by Arenas Amado (2002) with 1D models in non-permanent flow and compared with pressure measurements recorded by transducers. This information was used for the present study to model with ANSYS FLUENT 2D using the VOF model and the "k-e Realizable" turbulence model. Comparisons were made with data measured and modeled using the explicit characteristics method in the baseline study. In the analysis of results, it was found similarities when compared to static pressure results, but with better results when compared with the results of water level modeling with ANSYS FLUENT. In addition, an analysis of the transducer close to the weir with respect to the pressure distribution from the theoretical point of view and the results of the modeling were performed, finding that the records of this transducer do not represent the level of the surface water.
URI: http://catalogo-intra.escuelaing.edu.co/cgi-bin/koha/catalogue/detail.pl?biblionumber=19909
http://repositorio.escuelaing.edu.co/handle/001/531
Appears in Collections:CF - Trabajos de Grado Maestría en Ingeniería Civil

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Mora Uscátegui, Jorge Alejandro - 2017.pdfDocumento trabajo de grado13.49 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Autorización.pdfAutorización de Publicación en Repositorio Institucional de la Escuela1.11 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Show full item record

Download(s)

10
checked on Nov 9, 2017

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.