Problema test para la contrastación de esquemas numéricos 1D adecuados a la descripción de flujos gaseosos transitorios en tuberías incorporando técnicas de captura de choques

JORGE ALBERTO TOTH; EZEQUIEL JOSÉ LÓPEZ; NORBERTO MARCELO NIGRO

Santa Fe - Paraná

Congreso; VII Congreso Argentino de Mecánica Computacional MECOM 2002; 2002

Asociación Argentina de Mecánica Computacional

Una alternativa usual de la modelación 1D de flujos gaseosos en tuberías lo constituye el Método de las Características, tanto en sus versiones directas (uno, dos o más niveles de tiempo), como en las derivaciones del método según esquemas en Diferencias Finitas, también explícitos. Entre dichos esquemas, algunos son aptos para capturar choques y discontinuidades de contacto y suelen ser contrastados chequeando los resultados numéricos del problema de Riemann con la correspondiente solución exacta. Este trabajo, también concebido con fines de contrastación, halla la solución exacta del flujo adiabático e invíscido de un gas ideal contenido en un conducto semiinfinito; asumiendo provocada la corriente por el desplazamiento de un émbolo desde el reposo. La ley cinemática de éste fue resuelta en forma analítica, con la consigna de establecer, en un tramo del conducto, cierta distribución lineal de la velocidad del fluido. En consecuencia, fueron exactamente determinados el instante y la posición de la formación de un choque de amplitud finita y, asociados a éste, un abanico de expansión y una discontinuidad de contacto. Asimismo, se hallan las soluciones analíticas que, dentro de un intervalo acotado del tiempo, describen completamente el campo de flujo. Finalmente, corroborando la validez del código computacional empleado, fue comprobada la utilidad del test propuesto comparando las soluciones exactas con los respectivos resultados numéricos.