Identificación del origen de las pérdidas energéticas en el flujo compresible en uniones de conducto mediante simulación numérica

Abstract

Se ha realizado la simulación numérica del flujo compresible, 3D, estacionario y adiabático en uniones de conductos tipo "T" a 90º, mediante el código comercial FLUENT. Los resultados obtenidos permiten el análisis detallado de los campos de presión de remanso, número de Mach y energía cinética turbulenta entre otros, para así conocer en profundidad el comportamiento y la estructura interna del flujo. El estudio se ha realizado para diferentes tipos de flujo, tanto de unión como de bifurcación, así como para diferentes relaciones de gastos másicos entre ramas y números de Mach. De los campos obtenidos para las distintas variables fluidas se puede extraer información cualitativa y cuantitativa acerca del tamaño de las regiones de flujo separado, distancias requeridas para que se alcance la condición de flujo desarrollado, y posible existencia de zonas en las que el número de Mach local alcanza la condición sónica y, por lo tanto, el flujo real pudiera estar bloqueado. La representación del campo de energía cinética turbulenta permite detectar las zonas de producción de ésta, y en consecuencia identificar el origen de las pérdidas energéticas en el flujo, que pueden ser debidas al gradiente de velocidades medias, a la interacción entre flujos con diferente cantidad de movimiento, al impacto de los flujos sobre las paredes internas de la unión o a la existencia de regiones de flujo separado.