Impacto computacional del esquema diagonalmente implícito de Runge-Kutta (ESDIRK) en la simulación numérica 1-D transitoria de flujos con cambio de fase

Abstract

La simulación numérica 1-D transitoria para flujos con cambio de fase usando esquemas temporales de orden superior es deseable, debido a la gran variación instantánea de las variables dependientes. El empleo del esquema diagonalmente implícito de Runge-Kutta (ESDIRK) es una alternativa interesante, sobre todo cuando el problema se comporta numéricamente de forma rígida, como es el caso de la ebullición en un fluido. Si bien este esquema nos permite aumentar el paso temporal de integración, el mismo también incrementa el tiempo de cómputo requerido. En el presente trabajo se estudia el efecto que tiene el aumento en el orden del esquema temporal sobre el cómputo de un flujo sub-enfriado en un intercambiador de calor simplificado, modelado como una tubería. El caso de estudio es el problema de Bartolomei et al [1] para distintas condiciones de flujo de calor y flujo másico en la entrada. Los resultados muestran que un algoritmo de paso temporal fijo, con orden de precisión variable, es una opción a ser considerada para la simulación numérica 1-D transitoria de intercambiadores de calor con comportamiento numéricamente rígido.