Numerical modeling of cavitating flows for simple geometries using FLUENT V6.1

Abstract

[EN] Cavitation is a phenomenon that can be present in several agro-forestry applications such as irrigation pressure-reducing valves, sprinkler orifices or even in the flow through xylem vessels inside plants. In the present research, numerical predictions of cavitation in a series of orifices, nozzles and venturis were compared to experimental measurements to show the possibilities and performances of the new cavitation model in the commercial Computational Fluid Dynamics (CFD) code FLUENT V6.1. A flashing study is also presented for the nozzle case. Model predictions for the orifice cases accurately capture cavitation inception and its influence on the orifice discharge coefficient. However, when an unsteady flow is modeled, the cavitation phenomenon is not simulated properly and leads to a steady situation. In general, the new cavitation model in FLUENT V6.1 provides very reliable simulation for easy geometries when steady flow is assumed.

[ES] Los procesos de cavitación tienen relevancia en diferentes aspectos del área agroforestal, como en válvulas reductoras de presión para riego, chorros en aspersores e incluso en el flujo de savia en el xilema de las plantas. En este trabajo se ha validado el nuevo modelo de cavitación incluido en el programa comercial de mecánica de fluidos computacional FLUENT V6.1 en varios orificios, estrechamientos y venturis, comparando los resultados experimentales con los obtenidos por el modelo. También se presenta un estudio del fenómeno «flashing» producido en el estrechamiento. Las predicciones del modelo en el caso de los orificios muestran una buena estimación del momento de inicio de la cavitación así como de su desarrollo, estimado con el coeficiente de descarga del orificio. Sin embargo, cuando se trata de modelar el flujo en estado no estacionario, el proceso de cavitación no es simulado correctamente conduciendo a una situación estacionaria. De todo ello podemos concluir que el nuevo modelo de cavitación simula adecuadamente la cavitación en el flujo a través de geometrías sencillas, como los orificios y estrechamientos, en estado estacionario.