Evaluación de modelos de turbulencia para el flujo de aire en un difusor transónico

Abstract

En los flujos compresibles, debido a los abruptos cambios de la presión a velocidades supersónicas, se presenta la onda de choque, la separación del flujo y la turbulencia; y una de las formas de estudiar el comportamiento del flujo es con equipos experimentales, así como a través de métodos numéricos. En el presente trabajo, el flujo de aire se simula con el código ANSYS-Fluent, utilizando el modelo de Reynolds promedio de la ecuación de Navier-Stokes, para la geometría de un dominio computacional 2D de un equipo experimental conocido como difusor transónico, con el objetivo de evaluar cinco modelos de turbulencia: SST k-w, k-e estándar, k-w estándar, k-kl-w de transición y RSM. Los perfiles de presión estática y de velocidad, y las formas de ondas de choque en el campo de flujo, se obtuvieron para dos condiciones: para choque débil y choque fuerte, las cuales, se compararon con datos experimentales publicados en la literatura. Además, con el modelo de turbulencia SST k-w se determinaron las magnitudes de las caídas mínimas de la temperatura estática en las regiones donde están presentes las ondas de choque, siendo un valor estimado para el flujo con onda de choque débil de 233 K, y para el choque fuerte 222 K. Se concluye que los resultados numéricos obtenidos con el modelo de turbulencia SST k-w de Menter están más ajustados a los datos experimentales de presión estática, velocidad y de formas de ondas de choque.