Simulación de flujo transitorio 2D alrededor de un cilindro circular horizontal considerando el efecto suelo

Abstract

Las estructuras cilíndricas cercanas a una superficie sólida tienen diversas y numerosas aplicaciones dentro de la ingeniería actual. Si bien, la dinámica del flujo alrededor de un cilindro circular aislado ubicado dentro de un flujo uniforme está razonablemente bien comprendida, este no es el caso cuando el cilindro se encuentra posicionado cercano a una pared. La incidencia en el flujo y las presiones inducidas sobre el cilindro se estudian mediante dinámica de fluidos computacional (CFD, por su siglas en inglés) por medio del código FLUENT, que implementa el método de volúmenes finitos. Para tal fin se considera flujo bidimensional y transitorio, el cual está basado en un esquema bounded second-order implicit; además se implementa el modelo de turbulencia SAS (Scale- Adaptive Simulation). Se analizan los efectos del cambio de la separación (G) entre el cilindro (de diámetro D) y la pared, para diferentes números de Reynolds y distintos espesores de capa límites del suelo. Se examinan los coeficientes de sustentación y de arrastre y el comportamiento de desprendimiento del vórtice (número de Strouhal, St). Los resultados numéricos son comparados con valores disponibles en la literatura de ensayos experimentales en túnel de viento mostrando que tanto el coeficiente de arrastre como de sustentación dependen fuertemente de la relación de separación (G/D), y están afectados por la capa límite del suelo.