CORRIENTES DE CIRCULACIÓN EN UN FLUJO TIPO COUETTE: COMPARACIÓN ENTRE MODELACIÓN BIDIMENSIONAL Y OBSERVACIONES
INGRID HILLMER1
YARKO NIÑO2
RODRIGO MUSALEM, LAURA REYES3
RESUMEN
Se presentan resultados de un estudio numérico y experimental sobre corrientes de circulación en un flujo inducido por un esfuerzo de corte aplicado en la superficie libre de un líquido contenido en un estanque rectangular. Este tipo de flujo es análogo al que se genera por efecto del viento sobre un cuerpo de extensión infinita. El estudio numérico consistió en plantear las ecuaciones de Navier-Stokes en un sistema bidimensional, para el flujo en el estanque, en conjunto con un modelo tipo k-e para la turbulencia. Las ecuaciones se resuelven numéricamente utilizando el software comercial FLUENT. La simulación del campo de flujo en el sistema se realiza en función de la razón largo/alto del estanque y el número de Reynolds del flujo. La validación de la modelación numérica se efectúa mediante la comparación con resultados de un estudio experimental realizado en una instalación que permite generar un flujo tipo Couette en un estanqu rectangular. La experimentación consistió en la medición de perfiles verticales de velocidad media del flujo en el estanque, utilizando técnicas de velocimetría a partir de imágenes de video. La comparación de los resultados numéricos con los experimentales muestran una concordancia general de los perfiles de velocidad media simulados y medidos. En particular, los perfiles muestran la presencia de una fuerte corriente superficial en el sentido de aplicación del esfuerzo de corte y una débil corriente de retorno en la zona inferior del flujo. Existen, sin embargo, diferencias importantes entre las distribuciones de velocidad simuladas y medidas, las que se explican por la existencia, en el estanque de experimentación, de corrientes de circulación horizontal imposibles de resolver a partir de la modelación bidimensional del flujo.
1 Instructor, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile
2 Profesor Asistente, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile
3 Ayudantes de Investigación, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile
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