FLOW 3D

La meta de este ejercicio es simular un vertedero rectangular  El primer paso diseñando cualquier simulación es intentar entender el problema a  planeándose totalmente. Use su conocimiento de mecánica de fluidos para desarrollar  una idea áspera sobre qué parámetros es importante, cómo simplificar el problema, cómo el flujo podría ocurrir, y qué tipo de resultados para esperar  El método usual para determinar la importancia de propiedades de flujo como la viscosidad, tensión de la superficie y la energía es calcular los parámetros dimensionales como el número de Reynolds, Reynolds, Weber. El número de weber relaciona la fuerza inercial sobre la fuerza de tensión superficial G =  F   L 2 L G =  ML ( ) T   MLT   L G =  L 2  ML G V  =  M   L G= 2

−

3

3

T 2

G=

 MLL2 T 2 L3

G=

 ML L2  L3 T 2

L G =  M V 2  L 3

G =  ρ LV 2 2

weber 

=

ρ  LV 

G

Donde G es la tensión superficial

El número de bond relaciona la fuerza gravitacional sobre la fuerza de tensión superficial

G

=

 F   L

=

 MLT   L

2

−

G G

=

 M  T 2

G

=

 MLL2 T 2 L3

G

=

 ML2 L  L3 T 2

G

=

 ML2  L3

G

=

 ρ L

g  2

g  2

bond 

=

ρ  L

g 

G

De la misma manera podemos podemos demostrar el número de Reynolds, tenemos que este relaciona la fuerza inercial sobre la fuerza viscosa

 Reynold  Reynold ' s

=

VL υ 

Dónde: V una velocidad característica L una longitud característica g la aceleración es debida a la gravedad ρ  la densidad G es el coeficiente de tensión de superficie.

• • • • •

Para este problema nosotros tendremos fluido que fluye encima de un azud de una altura de 18cm. Puede aproximarse la velocidad de agua al fondo del azud del análisis o libre como: Calculamos la velocidad aproximada en la salida inferior de vertedero v

≈

2 gh

v

≈

2 x980

v

≈

187.8

m

 s 2 cm

x 0.18m

 s

El número de Reynolds para este flujo se da por: v

≈

187.8

cm

 s Longitud=30cm 2 2 cm υ  10  s El numero de Reynolds =

−

G

=

 F   L

=

 MLT   L

2

−

G G

=

 M  T 2

G

=

 MLL2 T 2 L3

G

=

 ML2 L  L3 T 2

G

=

 ML2  L3

G

=

 ρ L

g  2

g  2

bond 

=

ρ  L

g 

G

De la misma manera podemos podemos demostrar el número de Reynolds, tenemos que este relaciona la fuerza inercial sobre la fuerza viscosa

 Reynold  Reynold ' s

=

VL υ 

Dónde: V una velocidad característica L una longitud característica g la aceleración es debida a la gravedad ρ  la densidad G es el coeficiente de tensión de superficie.

• • • • •

Para este problema nosotros tendremos fluido que fluye encima de un azud de una altura de 18cm. Puede aproximarse la velocidad de agua al fondo del azud del análisis o libre como: Calculamos la velocidad aproximada en la salida inferior de vertedero v

≈

2 gh

v

≈

2 x980

v

≈

187.8

m

 s 2 cm

x 0.18m

 s

El número de Reynolds para este flujo se da por: v

≈

187.8

cm

 s Longitud=30cm 2 2 cm υ  10  s El numero de Reynolds =

−

cm

187.8

 s

Re = 10

2

−

 x30 cm

cm2  s

Re = 5.3 x10 5 Ahora cálculo del número de bond

1  Bo

=

 gr  cm

3

 x(30cm)2 x980

73

cm  s 2

 gr   s 2

 Bo 1.2 x104 =

1 We =

 gr

cm 2 3 0 ( 1 8 7 . 8 )  x cmx cm3 s  gr  73 2  s

We == 1.45 x10 4 Interpretación de los números a dimensionales Sobre el número de Reynolds podremos desprender que las fuerzas inerciales son trascendentalmente superiores a las fuerzas viscosas.

De nuevo, los valores grandes del número de Bond y el Weber numeran que indica que las fuerzas de tensión de superficie son despreciables comparado a la gravedad y fuerzas de inercia. Así nosotros no necesitamos considerar la tensión de la superficie cuando nosotros modelamos este problema. Simetría El tamaño del problema puede reducirse aprovechándose aprovechándose la de la naturaleza simétrica del flujo sobre un pasar plano a través del centro del azud y a lo largo del flujo (como mostrado en Fig. 1). De nosotros necesitamos simular simplemente cualquier una parte del dominio entero (diga la parte de la parte de atrás del azud) para conseguir toda la información que se necesita sobre el flujo. Ahora que nosotros hemos simplificado el  problema, nos permitió ver cómo nosotros podemos podemos preparar estas condiciones y la geometría para resolver el problema que usa FLOW-3D.

Creamos nuestro espacio de trabajo donde guardaremos todas las variables asi como los cálculos que serán procesados

Ubicaremos en un espacio de trabajo diferente al que nos sugiere por defecto el  programa en mi caso creo la carpeta example

Ahora debo ponerle nombre al espacio de trabajo “vertedero”

Le voy agregar una nueva simulacion

La simulación nueva le pongo el nombre de “hidraulica” observemos que se va a crear  aun subdirectorio que después eaminaremos en detalle que se encuentra en dicha carpeta

Tenemos contacto con la interfaz grafica del programa

Lo primero como es habitual en el manejo de software es definir las unidades

Vamos a meshing geometric

 Nos situamos en “global” y ahora importaremos la geometría

Clic

Ahora veremos que archivos de geometría acepta el flow 3d

Como se puede ver son las extensiones *.stl ,*.inp,*.stl,*.topo,*.cadf,*.elem cade y claro la *.f3d En el catia exportaremos en la extensión *.stl

Figure 5. Meshing Results

Apretamos control +U para generar esos cambios y ver la malla

Con la ventana de la derecha podemos jugar con el mallado aquí se usara la simetría

Ahora aplicaremso las condiciones de contorno

Seleccionamos la frontera como se muestra la figura

Aplicaremos las condiciones de contorno seleccionamos presión especifica

Ahora vamos ala pestaña inicial

Seleccionamos presión hidrostática

Seleccionamos add fluid

En la derecha aparecen varias opciones

Agregamos la región numero 2

Ahora vamos ala pestaña physic

Seleccionamos viscosidad y turbulencia

Realizamos los cambios como se muestra

Ok, ahora vamos a gravedad

Vamos ala pestaña fluid

Seleccionamos agua 20 grados cambiamos las unidades alas que estamos haciendo uso y cargamos load fluid1

ok 

Vamos ala pestaña output

Los intervalos de tiempo serán de 0.05

Vamos a simulation

Vamos a analyse