Estructuras de vórtices en el cruce de dos canales

GOMBA J. M.; AURADOU H.; CORREA, P. G.; CACHILE M.; MAC INTYRE J. R.; HULIN J. P.

Buenos Aires

Congreso; XIV Reunión sobre Recientes Avances en Física de Fluidos y sus Aplicaciones; 2018

División Fluidos y Plasmas

Se estudia el flujo en el cruce de dos canales (junturas en forma de X) para distintos ángulos de cruce y velocidades de entada. Se implementa un estudio numérico donde se resuelven las ecuaciones de Navier-Stokes mediante el método de elementos finitos. Se comparan los resultados para geometr´ıas 2D y 3D considerando, en todos los casos, dos entradas y dos salidas dispuestas de manera enfrentada. En la zona de cruce de los canales se observa la aparición de vórtices y celdas de recirculación cuyos ejes son perpendiculares al plano de la juntura. Se encuentra que el número de vórtices o celdas depende tanto del ángulo de cruce de los canales, como del número de Reynolds (Re). Se obtiene un mapa en el espacio (alpha,Re), donde se identifican regiones con distintos números de vórtices. Para determinar de manera cuantitativa las transiciones entre estos regímenes se evalúa la vorticidad del flujo. Es de especial interés la región de cercano alpha=90 y Re>50 en el caso tridimensional, donde se observa un régimen completamente distinto al observado en 2D, caracterizado por la presencia de un vórtice transversal al plano de la juntura, cuyo eje se encuentra alineado con el canal de salida. Finalmente, los experimentos realizados para algunos casos representativos muestranestructuras de vórtices similares a las halladas en las simulaciones numéricas.