Métodos numéricos para flujos en cavidades cerradas

D'ELÍA, JORGE; STORTI, MARIO; NIGRO, NORBERTO

Santa Fe y Parana

Congreso; MECOM 2002 (First South-American Congress on Computational Mechanics, III Brazilian Congress on Computational Mechanics, VII Argentinean Congress on Computational Mechanics); 2002

CIMEC-INTEC, Universidad Nacional del Litoral, CONICET

Consideramos algunos tópicos en flujos incompresibles en cavidades cerradas. Primero repasamos el problema de ondas inerciales dentro de cavidades rotantes cerradas y completamente llenas, cuya formulación diferencial es rederivada siguiendo la exposición de Kudlick/Greenspan, desde las ecuaciones de Navier-Stokes (caso viscoso) hasta la de Poincaré (caso invíscido). Luego reproducimos algunas soluciones semi-analíticas para esferoides (Kudlick) y, mediante el código numérico PETSC-FEM, modelamos el caso de una esfera completamente llena con un líquido incompresible, relativamente poco viscoso, y que está rotando con velocidad angular promedio constante, pero perturbada con una pequeña componente periódica. A continuación, nos concentramos en un cómputo del flujo dentro un cilindro completamente lleno con un fluido incompresible muy viscoso, y que gira estacionariamente con un movimiento combinado de espín y de nutación. Este movimiento es típico del observado en propulsores rotantes estabilizados por un movimiento rápido de espín, cuando su eje de rotación instantáneo no coincide completamente con su eje de simetría axisimétrica. En este caso, las ecuaciones diferenciales de movimiento en el dominio del tiempo son expresadas en una terna de referencia no inercial que acompaña parcialmente los movimientos del cilindro (terna aerobalística) y luego son discretizadas. La solución numérica del patrón estacionario de flujo es también obtenida mediante el citado código numérico.