Corrección termodinámica de la difusión numérica del método W-SPH

Abstract

[ES] El método SPH se ha empleado con éxito para la simulación numérica de flujos hidrodinámicos. CEDEX ha desarrollado un modelo SPH propio, SPHERIMENTAL, para flujo cuasi-compresible y con el que se han realizado diversos estudios de calibración. En transitorios en régimen variable se ha observado que se produce una difusión numérica que aumenta la entropía del sistema y que amortigua el movimiento del fluido. Se ha empleado como caso de calibración un experimento de rotura de presa muy bien documentado con el que se ha podido comprobar este efecto. Para obtener una correcta simulación numérica es necesario cuidar las condiciones de contorno, la correcta discretización espacial del fluido y emplear un modelo de turbulencia adecuado. Sin embargo, aun cuidando estos aspectos se produce una excesiva disipación de energía en la propagación de ondas. En este artículo se analizan las causas de esta difusión y se propone un método para corregirla.

[EN] The SPH method has been used successfully for the numerical simulation of hydrodynamic flows. CEDEX has developed its own SPH model, SPHERIMENTAL for quasi-compressible flow, with which several studies of calibration have been performed. Problems of numerical diffusion have been observed in simulations of variable transient regime, which increase the entropy of the system and damp the movement of the fluid. It has been used a dambreak test case (Lobovsky, 2013) in which this effect has been noted. It is necessary to take care of the boundary conditions, the correct spatial discretization of the fluid and to use a suitable turbulence model to obtain an accurate numerical simulation, but even so, excessive energy dissipation occurs. The causes of this problem have been analyzed in this paper, and a correction is proposed.