Modelos de simulación de alto orden para la resolución de fenómenos de propagación de ondas en flujos de lámina libre con turbulencia

Abstract

En este trabajo se presenta una herramienta de simulación basada en la resolución transitoria de grandes remolinos (URANS o DA-LES) para flujos turbulentos de aguas poco profundas en los que la turbulencia es predominantemente horizontal. El aspecto fundamental del modelo es la combinación de una discretización de alto orden en espacio y tiempo con una modelización de los efectos en el flujo promedio de las escalas turbulentas no resueltas. El modelo propuesto garantiza con precisión de máquina el equilibrio hidrostático (propiedad well-balanced) gracias a la utilización de una formulación del flujo numérico que incluye los términos fuente en la resolución del problema de Riemann derivativo en las paredes de las celdas. Se presenta una validación del modelo utilizando datos de literatura para un experimento de laboratorio que involucra un flujo de aguas poco profundas sobre una isla cónica, que da lugar a la generación de una calle de vórtices aguas abajo de la isla. Los resultados numéricos muestran que el modelo propuesto es capaz de reproducir fenómenos turbulentos bidimensionales, proporcionando un mayor nivel de detalle que la aproximación RANS tradicional.

Keywords

• volúmenes finitos
• aguas poco profundas
• alto orden
• turbulencia
• términos fuente