Determinación mediante simulación numérica del coeficiente de fricción en un tubo recto de sección constante para flujo compresible, adiabático y estacionario. Validación experimental

Abstract

Los sistemas de conductos para transporte de fluidos en condiciones de flujo compresible adiabático presentan numerosas aplicaciones tanto en régimen estacionario como transitorio. La caracterización de elementos singulares para el modelado de estos sistemas consiste en la obtención de un coeficiente de pérdidas de presión. Este coeficiente puede ser obtenido numérica o experimentalmente. La caracterización de elementos singulares mediante simulación numérica presenta ciertas dificultades, debido al carácter tridimensional del flujo y a los desprendimientos de la capa límite. La caracterización experimental en banco de flujo estacionario requiere un procesado adecuado de los datos de las variables fluidas medidas en los extremos de los conductos del elemento singular. Un aspecto importante en el procesado de datos consiste en evaluar de forma correcta el factor de fricción y obtener las pérdidas de presión por efecto viscoso, ya que estas deben ser restadas de las pérdidas de presión totales. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos para el coeficiente de fricción mediante simulación numérica del flujo compresible adiabático estacionario en un conducto recto de sección constante. Los resultados obtenidos han sido comparados con datos experimentales, y ello ha permitido seleccionar y ajustar diferentes parámetros de simulación, tales como el modelo de turbulencia más adecuado en función del número de Reynolds, las condiciones de contorno para obtener una convergencia más rápida, la sensibilidad y el tamaño del mallado en función del gasto simulado, los modelos de discretización y el algoritmo de resolución.