Modelos flujo turbulento

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Cálculo de flujo turbulento

Introducción

Los modelos de turbulencia son utilizados para predecir los efectos de la turbulencia en flujo sin necesidad de resolver todas las pequeñas escalas defluctuaciones turbulentas. Han sido desarrollados una variedad de modelos basados en las ecuaciones de Navier Stokes promediadas por Reynolds que pueden ser empleadas para modelar la turbulencia,algunas de ellas con ciertas aplicaciones y restricciones específicas.

Con base en el articulo “Análisis numérico del comportamiento del aire en un sistema de distribución de aire acondicionadoempleando modelos de turbulencia k-ε, RNG k-ε, y el modelo de las tensiones de Reynolds” de la Revista Chilena de ingeniería, se procede a realizar una breve descripción del modelo de turbulencia k-ε.Modelo k-ε

Uno de los modelos de turbulencia más prominentes, el k-ε, ha sido implementado en la mayoría de códigos de dinámica de fluidos computacional y es considerado el modelo estándar de laindustria. Este modelo ha sido extensamente validado y ha demostrado ser estable y numéricamente robusto.

La energía cinética turbulenta, k, esta definida como la variación de las fluctuaciones en lavelocidad y tiene las dimensiones de (m2/s2), ε es la disipación de remolino turbulenta (la tasa a la cual las fluctuaciones de velocidad se disipan) y tienes dimensiones de (m2/s3).

El modelo k-εesta basado en la viscosidad remolino, y asume que la viscosidad turbulenta esta ligada a la energía cinética turbulenta y la disipación mediante la relación:

μt=Cμρk2ε

Donde Cμ es una constante.Los valores de k y ε vienes directamente de las ecuaciones diferenciales de transporte de la energía cinética turbulenta y de la tasa de disipación turbulenta.

ρ∇∙vk=∇∙μ+μ1σk∇k+Pk-ρερ∇∙vε=∇∙μ+μ1σε∇ε+εkCε1Pk-Cε2ρε

Donde Cε1, Cε2, σk, σε, son constantes, Pk es la producción turbulenta debido a las fuerzas viscosas y a las fuerzas de flotación, la cual es modelada empleando la siguiente...
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