| Title: | Simulación numérica experimental de un canal con un nuevo modelo de rugosidad artificial |
| Authors: | Merchán Domínguez, Pablo Nicolás |
| metadata.dc.contributor.advisor: | Carrillo Serrano, Verónica Margarita |
| Keywords: | Ingeniería Civil Simulación numérica Rugosidad artificial Caudal Velocidad |
| Issue Date: | 27-Feb-2019 |
| metadata.dc.format.extent: | 87 páginas |
| metadata.dc.description.city: | Cuenca, Ecuador |
| Series/Report no.: | TI;1161 |
| metadata.dc.type: | bachelorThesis |
| Abstract: | For channels housed in earth, covered in stone or concrete, the maximum speeds at which a fluid can circulate must be considered, because very high velocities of the water can cause erosion in the channel, dragging of material from the bed, washing of fine in this way, the channel loses its useful life very quickly and maintenance must be carried out very often, which makes the work more expensive.
The use of artificial roughness in high slope channels has now been proposed for speed control, and in this way protect the channels from events that may deteriorate them. For the analysis of these elements Computational Fluid Dynamics (CFD) programs are used, which solve the Navier - Stokes flow governance equations iteratively, in this way, making it easier to analyze what can happen in the waterworks before its construction. Due to the increase in computational capacity, using this methodology has become simple for many case studies.
In the present thesis work, the channel located in the Hydraulic and Fluid Mechanics Laboratory of the University of Cuenca is used as a base, to perform a numerical simulation by locating an artificial roughness model within the channel using the OpenFoam computational analysis tool and the post-processing tool Paraview. An initial calibration simulation is performed to replicate in the computational model all the variables that are measured in the laboratory, the absolute roughness coefficient for the channel is determined.
Finally, three simulations are carried out, each with a different artificial roughness model, and then the effectiveness of each one is compared with the theoretical model. The artificial roughness model that best dissipates the energy or that further reduces the water velocity, using velocity and flow rate measurements, is determined |
| Description: | Para canales alojados en tierra, revestidos en piedra o de hormigón, se deben considerar las velocidades máximas a las que puede circular un fluido, debido a que velocidades muy altas del agua pueden provocar erosión en el canal, arrastres de material del lecho, lavado de finos; de esta manera el canal pierde su vida útil muy rápidamente y se deben realizar mantenimientos muy seguidos lo cual encarece la obra.
Se han propuesto en la actualidad el uso de rugosidad artificial en canales de alta pendiente para el control de la velocidad, y de esta manera proteger los canales de eventos que puedan deteriorarlos. Para el análisis de estos elementos se utilizan programas de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) los cuales resuelven las ecuaciones de gobierno de flujo de Navier – Stokes de forma iterativa, de esta manera, haciendo más sencillo el análisis de lo que puede ocurrir en las obras hidráulicas antes de su construcción. Debido al incremento de la capacidad computacional usar esta metodología se ha vuelto algo sencillo para muchos casos de estudio.
En el presente trabajo de titulación se utiliza como base el canal ubicado en el Laboratorio de Hidráulica y Mecánica de Fluidos de la Universidad de Cuenca, para realizar una simulación numérica ubicando un modelo de rugosidad artificial dentro del canal utilizando la herramienta computacional de análisis OpenFoam y la herramienta de post procesamiento Paraview. Se realiza una simulación inicial de calibración para replicar en el modelo computacional todas las variables que se miden en el laboratorio, se determina el coeficiente de rugosidad absoluta para el canal.
Finalmente se realiza tres simulaciones, cada una con un modelo de rugosidad artificial diferente, luego se compara la efectividad de cada una entre sí y con respecto al modelo teórico. Se determina el modelo de rugosidad artificial que mejor disipa la energía o que reduce más la velocidad del agua, utilizando mediciones de velocidad y régimen de flujo |
| metadata.dc.description.degree: | Ingeniero Civil |
| URI: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/32054 |
| Appears in Collections: | Tesis de Pregrado
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