Análisis numérico 3D de las características del flujo en un canal curvo

Abstract

[ES] El presente trabajo muestra un análisis numérico 3D del comportamiento del flujo de agua en un canal curvo influenciado por la presencia de un vertedero y una compuerta. La simulación numérica se realizó utilizando el software de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) basado en el método de volúmenes finitos (FVM) – OpenFOAM. En el modelo numérico la turbulencia se trata con la metodología RANS (k–ε, k–ω, y RNG k–ε) y se usa el método VOF (Volume of Fluid) para la captura de la superficie libre del agua. Los resultados numéricos obtenidos se evalúan al compararlos con los valores experimentales de calado en diferentes puntos dentro del dominio. Los valores de calado se midieron haciendo uso de sensores de nivel de agua y limnímetros. De esta manera, los resultados numéricos tridimensionales obtenidos son utilizados para analizar las líneas de corriente, las componentes de velocidades y los flujos secundarios.

[EN] In this paper, three-dimensional numerical analysis of flow field patterns in an open channel bend influenced by a weir and a sluice gate is presented. The simulation was performed using the open source computational fluid dynamics (CFD) solver based on finite volume method (FVM) – OpenFOAM. Turbulence is treated using Reynolds-Averaged Navier Stokes equations (RANS) approach (i.e., k–ε, k–ω, y k–ε(RNG)), and the volume of fluid (VOF) method is used to simulate the air-water interface. The numerical results are assessed against experimental data (water depth) at different points within the domain. Water depths were measured by means of water level sensors and limnimeters. Therefore, the three-dimensional numerical results obtained are used to analyze streamlines, components of velocities, and secondary flows.