Simulación directa de turbulencia de flujo secundario en ductos curvos

Abstract

RESUMEN En este trabajo se estudia el flujo secundario en ductos curvos. El flujo secundario puede ser originado por la curvatura del ducto (primer tipo) o por la presencia de la turbulencia (segundo tipo). Se analizan aquí los patrones de circulación secundaria y la influencia de ésta en el flujo medio para dos valores de radio medio de curvatura. Se observa que los patrones de corriente se ven fuertemente afectados por el flujo secundario de primer tipo que genera un desplazamiento del valor máximo hacia el radio externo mientras que el flujo secundario del segundo tipo actúa modificando los contornos de velocidad en las regiones cercanas a las paredes horizontales del ducto. Estas modificaciones impactan en los esfuerzos de corte en las paredes y, en consecuencia, en los procesos de erosión y deposición del sedimentos y en la modificación de la resistencia hidráulica del ducto. El patrón de las celdas de recirculación del flujo secundario varía en los casos estudiados lo que evidencia la existencia de distintos mecanismos de mezclado de la corriente. Para este estudio se desarrollan simulaciones directas de turbulencia (DNS, por sus siglas en inglés) empleando un código pseudoespectral.