Investigación numérica de un flujo incompresible turbulento cargado con partículas sólidas suspendidas a través de un canal con perturbaciones de pared controladas

Abstract

En este documento se presentan los resultados correspondientes a una investigación numérica de un flujo incompresible turbulento cargado con partículas sólidas suspendidas a través de un canal rectangular con perturbaciones de pared controladas. Inicialmente se presenta un marco conceptual de cada uno de los fenómenos a evaluar, seguidamente se presentan los modelos computacionales utilizados con sus respectiva validación. Se presentan capítulos individuales en donde se caracteriza el efecto que tienen tanto las partículas como las perturbaciones geométricas impuesta a una de las paredes del canal, sobre el comportamiento turbulento del flujo. Así, se presenta el efecto individual y combinado tanto de las partículas como de las perturbaciones geométricas. En el desarrollo de los modelos computacionales, se utilizaron técnicas de Dinámica de Fluidos Computacional y particularmente, se utilizó una metodología de simulación de grandes escalas (LES) para capturar los fenómenos turbulentos presentes en el flujo. La resolución del movimiento de las partículas se hizo mediante un enfoque Lagrangiano de punto de partícula. Se observó que tanto las partículas como las perturbaciones geométricas tienen una clara influencia en el comportamiento turbulento del flujo, siendo el efecto de las partículas dominante.

Abstract This document presents the results corresponding to a numerical investigation of an incompressible particle laden turbulent turbulent channel with controlled geometric perturbations in one wall. Initially, a conceptual framework of each of the phenomena to be evaluated is presented, followed by the computational models with their respective validation. Individual chapters are presented for showing the effect that both the particles and geometric perturbations over the turbulent behavior of the flow. Thus, the individual and combined effect are presented for both the particles and the geometric perturbations. In the development of the computational models, Computational Fluid Dynamics techniques were used. A large Eddy Simulation (LES) methodology was used to capture the turbulent phenomena present in the flow. The particles motion were resolved using a point particle lagrangian approach. The results show that both the particles and geometric perturbations have a major influence on the turbulent behavior of the flow. Nevertheless the particle effec is dominant.