Análisis numérico de flujos viscosos incompresibles bidimensionales aplicando subescalas

Abstract

En este trabajo se presenta un código desarrollado sobre el método de elementos finitos que resuelve las ecuaciones de Navier - Stokes en flujo bidimensional, incompresible y turbulento. Se ha empleando un esquema de integración explícito para las ecuaciones que gobiernan el problema, para la solución se ha empleado un algoritmo de pasos fraccionados y se han considerado además dos formulaciones estabilizantes basadas en la teoría de subescalas: el método OSS (Orthogonal subscales) y el ASGS (Algebraic sub-grid scales). El esquema OSS consiste en la elección de un espacio de subescalas ortogonales, en este esquema se agregan términos ortogonales provenientes de los gradientes de presión y convectivo al espacio de elementos finitos de las velocidades. El esquema ASGS por otra parte resulta similar a los métodos tradicionales de estabilización. La modelización del flujo incompresible turbulento se basa en la descomposición de Reynolds, y se ha empleado un modelo simple del tipo Large Eddy Simulation en el cual se resuelven las ecuaciones de Navier - Stokes solo para las escalas mayores del flujo que son captadas por una malla que puede ser resulta por la capacidad computacional actual, y se modela la contribución al mismo de las escalas menores de turbulencia. Los resultados obtenidos en este trabajo han sido comparados con los obtenidos por otros autores y resultan satisfactorios, además se observa que el esquema de estabilización ortogonal (OSS) mejora significativamente los resultados y también resulta menos difusivo.