Abstract

ARDILA MARIN, Juan Gonzalo; HINCAPIE ZULUAGA, Diego Andrés  and  CASAS MONROY, Julio Alberto. Comparación y validación de los modelos de turbulencia en el estudio numérico de los intercambiadores de Calor. Tecciencia [online]. 2015, vol.10, n.19, pp.49-60. ISSN 1909-3667.  https://doi.org/10.18180/tecciencia.2015.19.8.

El presente estudio busca validar modelos numéricos de intercambiadores de calor desarrollados con el paquete comercial ANSYS® comparando sus resultados con los obtenidos en estudios experimentales y numéricos previamente publicados. La metodología se basó en la identificación de los modelos matemáticos, métodos numéricos y programas o lenguajes empleados por varios autores. Se desarrollaron las geometrías con SolidEdge® y DesignModeler®, la discretización en mallas con Meshing® y posteriormente se configuraron en CFX® y Fluent® los modelos k-ε estándar y k-ω. Para flujo interno en intercambiadores concéntricos de tubo recto liso, se lograron recrear los resultados predichos donde el número de Nusselt varía entre 100 y 250 para Reynolds entre 12*10³y 38*10³ El estudio de flujo interno en tubo curvado corrugado con las mismas herramientas logró gran acercamiento a los resultados predichos mediante la correlación numérica de Zachár para Nusselt entre 15 y 70 y variaciones de Dean de 1*10² a 11*10² en flujo laminar. Así mismo, fue validada la independencia de resultados en el estudio de flujo externo en tubo curvado torsionado. Se modelaron variaciones de Nusselt entre 60 y 275 para variaciones de Dean de 1*10³ a 9*10³ para flujo laminar, transicional y turbulento completamente desarrollado. El estudio muestra el incremento en la transferencia de calor asociado al cambio en la geometría en intercambiadores de calor, y muestra cómo con modelos numéricos computarizados se pueden recrear las condiciones realísticas de procesos y sistemas termo-fluidos configurando apropiadamente las simulaciones.

Keywords : Turbulencia; SIMPLE; CFD; ley de pared; Nusselt; ANSYS.

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