Tesis doctoral de Matías Oscar Avila Salinas
La descripción general del movimiento de un fluifo implica la solución de las ecuaciones de navier- stokes compresibles, un problema de muy compleja estructura matemática. Estas ecuaciones proporcinan una descripcion detallada de cualquier problema en mecánica de fluidos, que puede presentar distintos mecanismos no lineales que interactúan entre si. En función de la física del problema que se esté considerando, pueden derivarse modelos simplificados de las ecuaciones de navier-stokes mediante analisis dimensional, que ignoran algunos fenómenos físicos. Por otro lado, la transferencia dde calor por radiacion puede interactuar con el movimiento de un fluido, e ignorar sus efectos puede tener consecuencias importantes en las predicciones del flujo. Problemas donde hay fuego implican la evaluacion del efecto del calor por radiacion. El presente trabajo está dirigido a flujos a bajo número de mach térmicamente acoplados, donde el calor por radiación afecta al fliujo. Debido a la complejidad del problema matemático, la solución numérica es muy complicada. A pesar de las diferencia en el tratamiento de la incompresibilidad, las ecuaciones de flujo a bajo número de mach poseen una estructura matemática similar a la de flujo incompresible, en el sentido que la presión mecánica se determina a partir de la ecuación de conservación de la masa. En consecuencia poseen el mismo tipo de inestabilidades numéricas, que son el problema de condiciones de compatibilidad entre los espacios de elementos finitos de velocidad y presión, y las inestabilidades debidas a flujos con convección dominante. Estas inestabilidades pueden evitarse mediante técnicas de estabilización numérica. Muchos métodos de estabilización utilizados hoy día se basan en el método de multiscalas variacionales, donde el espacio funcional de la solucion se divide en un espacio discreto y resolubre y un espacio infinito de subscalas. El modelado de las subscalas y su influencia modifician el problema discreto proporcionando estabilidad. La calidad de la aproximación numérica final (precisión, eficiencia) depende del modelo particular de subscalas. En este trabajo se extienden estas técnicas de estabilización a problemas no lineales y acoplados. Las características que distinguen a nuestra aproximación son considerar las subscalas como transitorias y mantener la división de escalas en todos los términos no lineales que aparecen en las ecuaciones de elementros finitos y en las del modelo de subscalas. La primer característica permite obtener mayor precisión y mejor estabilidad en la solución, la segunda característica permite obtener esquemas donde las propiedades se conservan globalmente, y mayor precisión del método. El hecho de mantener la división de escalas en todos los términos no lineales está intimamemte relacionado con el modelado de turbulencia en flujos térmicamente acoplados desde un punto de vista estrictamente numérico. La capacidad de simulación de flujo turbulento es una medida de la habilidad de modelar el efecto de las estructuras de escala fina sobre las estructuras de escala gruesa. Se muestra en esta tesis el desempeño del método para de predecir flujo turbulento. La ecuación de transporte de radiación tambiñen se aproxima numéricamente ene l marco de multiscala variacional. El diseño ya análisis de este método se presenta en detalle en esta tesis.
Datos académicos de la tesis doctoral «Nonlinear subgrid finite element models for low mach number flows coupled with radiative heat transfer«
- Título de la tesis: Nonlinear subgrid finite element models for low mach number flows coupled with radiative heat transfer
- Autor: Matías Oscar Avila Salinas
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 16/11/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Ramón Codina Rovira
- Tribunal
- Presidente del tribunal: ignasi Colominas ezponda
- franck Nicoud (vocal)
- ruben Sevilla cardenas (vocal)
- oriol Guasch fortuny (vocal)