Modelización de flujos reactivos: el método de la función densidad de probabilidad en simulaciones de grandes escalas

• Autores: M. Carmen Jiménez Sánchez
• Directores de la Tesis: César Dopazo García (dir. tes.), Luis Valiño García (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Zaragoza ( España ) en 1998
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Jiménez Sendín (presid.), Guillermo Hauke Bernardos (secret.), László Fuchs (voc.), Norberto Fueyo Díaz (voc.), Andreu Manners (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Física de fluidos
      • Flujos de fluidos
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología aeronáuticas
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• Resumen

  • Se ha realizado un estudio sistemático de la extensión del método de simulación de grandes escalas (LES) a flujos reactivos. La base de esta extensión es la introducción de una función densidad de probabilidad (FDP) de los campos escalares definida en base a la operación de filtrado de las pequeñas escalas. La combinación de la simulación de la evolución de dicha FDP con la simulación de las grandes escalas del campo de velocidad permite atacar el cálculo de un flujo turbulento reactivo cualquiera, pues los términos de producción/consumo de los diferentes escalares por reacción química aparecen cerrados en esta formulación.

    Una tal simulación requiere, sin embargo, la introducción de modelos que representen el efecto de la turbulencia de pequeña escala sobre el campo de velocidad de gran escala y la FDP filtrada. En concreto es preciso introducir modelos de subescala para el transporte turbulento de los campos de gran escala y un modelo para la mezcla molecular de pequeña escala (i.e. transporte de pequeña escala más difusión molecular) de los campos escalares. Además , se impone el uso de métodos numéricos específicos.

    El estudio se ha centrado en el análisis individual del comportamiento de cada uno de los términos abiertos y de las posibles modelizaciones de éstos, con la ayuda de simulaciones numéricas directas (DNS) paralelas, que permitían realizar tests "a priori" y "a posteriori" de cada uno de los modelos introducidos. Los resultados obtenidos muestran, por un lado, la viabilidad del método en cuanto a coste de las simulaciones y por otro, la validez de los modelos propuestos para simular los efectos de la turbulencia sobre los campos de gran escala y estimar la frecuencia de mezcla de la FDP filtrada, del modelo LMSE para modelar la mezcla de pequeña escala y del método numérico de simulación de la ecuación de evolución de la FDP filtrada. La generalización del