SIMULACIÓN DE ESTELA DE DOS CILINDROS CON UN MÉTODO PSEUDOESPECTRAL

F M BERTALOT; F. CASTRO; R SOSA; P. MININNI; G ARTANA

Rosario

Congreso; ENIEF 2011: XIX Congreso sobre Métodos Numéricos y sus Aplicaciones; 2011

Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura de la Universidad Nacional de Rosario

Los flujos bidimensionales, a pesar de ser difíciles de reproducir en el laboratorio, son impor-tantes ya que corresponden a una idealización de fenómenos geofísicos, en la atmósfera y los océanos,y en diversas aplicaciones de la ingeniería. Fenómenos característicos de la turbulencia bidimensionaljuegan también un rol central en el confinamiento de plasmas termonucleares, y en superfluidez y super-conductividad en películas delgadas. Actualmente abordamos el estudio de la turbulencia bidimensionalen nuestro laboratorio con una configuración experimental denominada "túnel de jabón", que consta dedos hilos de nylon posicionados verticalmente entre los cuales fluye una fina película de jabón. Di-cho túnel permite medir la velocidad del fluido en cada punto de la película utilizando técnicas de ve-locimetría a imágenes obtenidas con la técnica de Schlieren. El desarrollo de simulaciones numéricasque se complementen con las mediciones experimentales, resulta de gran importancia para el avance enla caracterización de este tipo de flujos.En este trabajo presentamos la implementacion de un método numérico para la simulación de un flujobidimensional en un dominio rectangular con condición de periodicidad en la dirección del escurrim-iento y condiciones de no dezlizamiento en los laterales. La discretización espacial de las ecuaciones deNavier-Stokes se realizó mediante la expansión de la velocidad en una base de Fourier en ambas direc-ciones, mientras que para la evolución temporal se utilizo un método de Runge-Kutta. La diferencia conel método pseudoespectral convencional reside en la imposición de las condiciones de contorno medianteuna técnica basada en la idea de fronteras virtuales que consiste en la reflexión del campo de velocidadespara obtener un perfil antisimétrico respecto de las fronteras de no deslizamiento; y la suma de una seriede modos incompresibles al campo de velocidades para imponer las condiciones de contorno luego dela evolucion temporal. Luego, la imposicion de condiciones de contorno para obstáculos en el seno delfluido se realiza con el método de “penalty”.A diferencia de los métodos pseudoespectrales que utilizan Tschebychev para problemas con condi-ciones de no deslizamiento, este esquema cuenta con una malla equiespaciada y los operadores diferen-ciales conservan la simplicidad de los métodos de Fourier. La eficiencia de este método es demostradacomparando los resultados de las simulaciones de un escurrimiento contorneando dos cilindros paraleloscon los datos experimentales para la misma situación. Analizamos el efecto de modificar la distanciaentre los cilindros para observar los diferentes regímenes en las estelas reportados experimentalmentepara números de reynolds cercanos a 2000.