hidraulica

MEDIDA Y MODELIZACIÓN
DE FLUJOS

UNIVERSIDAD DE OVIEDO
Área de Mecánica de Fluidos

SIMULACIÓN DEL FLUJO DE AIRE EN UNA TUBERÍA.
APLICACIÓN: CALIBRACIÓN DE UNA PLACA ORIFICIO.
OBJETO:
El objeto es la obtención del caudal de aire que circula por una tubería de diámetro D mediante una placa
orificio. Cuando una placa orificio se emplea para medir el caudal, es necesario calibrarla, esdecir,
obtener su coeficiente de descarga. En placas orificio el coeficiente de descarga varía con la geometría de
la placa y con el número de Reynolds del flujo. Se tratará de obtener la variación del coeficiente de
descarga para tres valores diferentes del número de Reynolds, una vez fijada la geometría.

DOMINIO:
3D

W

10D

D/2

d/2
COTAS FIJAS: D = 20 cm; W = 0.5 cm

TRABAJO AREALIZAR:
Como caso de estudio se considerará un modelo estacionario, bidimensional y axisimétrico, según el
esquema de la figura. Los datos específicos para cada alumno son el coeficiente de contracción β definido
como el cociente entre el diámetro de la placa orificio d y el diámetro de la tubería D. En primer lugar se
debe generar la geometría indicada en la figura, mediante el programaGAMBIT. A continuación se
ejecutará el caso en el FLUENT para 3 situaciones distintas: caudal fijado por la velocidad de entrada
correspondiente a tres números de Reynolds diferentes, en concreto, Re = 104, Re = 105 y Re = 106. Por
último se elaborará un informe, en el que se indiquen:
1. Datos de partida.
2. Dominio con mallado.
3. Detalles del flujo en régimen permanente (mapas de presiónestática, vectores velocidad y
líneas de corriente) para: i) zona de entrada, ii) zona inmediatamente anterior a la placa, iii) zona
inmediatamente posterior a la placa.
4. Valores del coeficiente de descarga de la placa orificio para los tres números de Reynolds.
Comparación con las predicciones de las fórmulas de uso común.

PASOS A SEGUIR PARA LA SIMULACIÓN:
A) GAMBIT: se seguirá elprocedimiento habitual de definir vértices, aristas y caras (o faces). Sólo se
supondrá una cara. El mallado de todas las aristas se efectuará con el parámetro INTERVAL SIZE = 0.25
cm (se pueden hacer todas a la vez). El mallado de la cara se efectuará sobre celdas cuadrangulares,
opción MAP. Como condiciones de contorno se impondrán:
1. Entrada: Velocity Inlet.
2. Salida: Pressure Outlet.
3.Tubería: Wall.
4. Placa Orificio: Wall.
5. Eje de la tubería: Axis.
B) FLUENT (2d): Exportación de la geometría del GAMBIT (*.msh) al FLUENT. A continuación se han
de fijar los parámetros característicos de la simulación, teniendo en cuenta que se trata de una simulación
estacionaria de un flujo axisimétrico. Los modelos y opciones que deben seleccionarse se detallan a
continuación:

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MEDIDAY MODELIZACIÓN
DE FLUJOS

UNIVERSIDAD DE OVIEDO
Área de Mecánica de Fluidos

1.-Grid
Scale
Pasar las dimensiones de la geometría a metros.
2.-Define
Models
Solver
Axisymmetric.
3.-Define
Models
Viscous
Reynolds Stress Model. Dejar los parámetros por defecto.
4.-Define
Boundary Conditions:
- Velocity Inlet: introducir el valor de velocidad correspondiente.
- Pressure Outlet:introducir el valor de presión (=0).
5.-Solve
Monitors
Residual: activar Plot.
6.-Solve
Monitors
Surface: para controlar la velocidad de salida del agua durante el cálculo:
- Surface monitors = 1.
- Activar Plot.
- Pulsar: Define
Report type: Integral; Report of: Velocity; Surface: salida.
7.-Solve
Initialize
Initialize. Dejar los parámetros por defecto y pulsar Init.
8.-Solve
Iterate:- Number of Iterations = 1000.
- Reporting Interval: 10.
- UDF Profile Update Interval: 1.

FORMULACIÓN TEÓRICA:
La medida del caudal en conducciones cerradas consiste en la determinación de la cantidad de volumen
que circula por la conducción por unidad de tiempo (en el SI, la unidad es el m3/s). Los instrumentos que
llevan a cabo la medida de un caudal se denominan, habitualmente,...