SIMULACIÓN NUMÉRICA DE FLUJOS GASDINÁMICOS Y MAGNETOGASDINÁMICOS

ELASKAR, SERGIO; FALCINELLI, OSCAR; MAGLIONE, LIVIO; TAMAGNO, JOSÉ; BRITO, HÉCTOR

Mendoza, Argentina

Congreso; IX Reunión Internacional sobre Recientes Avances en Física y Mecánica de Fluidos y sus Aplicaciones - FLUIDOS 2006; 2006

Universidad Nacional de Cuyo y Asociación Física Argentina

Se presenta en este trabajo los avances realizados con la finalidad de simular flujos de gases con alta entalpía y flujos magnetogasdinámicos. En lo que respecta a la simulación de flujos gasdinámicos, se trabaja con un esquema TVD (Total Variation Diminishing) incorporado a una formulación de volúmenes finitos centrada en celdas no estructuradas, para su aplicación a flujos de Euler tridimensionales. Con dicho esquema, para alcanzar una aproximación de segundo orden en las zonas de flujo con variaciones suaves y a la vez evitar oscilaciones en cercanías de las discontinuidades, se hace uso de distintas funciones limitadoras las cuales se aplican a cada onda en particular (onda a onda). Aquí se analiza la posibilidad de reducir la difusión numérica en las ondas de las familias dos a cuatro (ondas lineales) utilizando funciones compresivas, entendiéndose como tales a aquellas que dan una mayor ponderación a la aproximación de segundo orden del flujo numérico. Sin embargo, debido a la utilización de funciones más difusivas para las ondas de las familias uno y cinco (ondas no lineales), se comprueba que el esquema TVD no pierde robustez. Para verificar el desempeño del esquema numérico se modela un caso de una superficie de deslizamiento entre dos flujos de distintas velocidades e igual presión. Por otro lado y con la finalidad de verificar la robustez del método propuesto para capturar discontinuidades, se calcula el flujo alrededor de cuerpos romos axialmente simétricos considerando números de Mach entre cinco y quince. Los resultados muestran claramente que las modificaciones introducidas hacen que el esquema sea menos difusivo y no pierda robustez con respecto a otros esquemas TVD. Se puede afirmar que la técnica TVD propuesta conjuga las potencialidades de los esquemas que utilizan una sola clase de funciones limitadoras, consiguiéndose una adecuada definición tanto en los choques como en las discontinuidades de contacto y deslizamiento. También se presenta una metodología para simular numéricamente flujos magnetogasdinámicos difusivos, viscosos, bidimensionales e inestacionarios. Las ecuaciones de la magnetogasdinámica real conforman un sistema de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales hiperbólico-parabólico. Al ser planteado el sistema de ecuaciones en forma conservativa  las contribuciones parabólicas son escritas en forma de flujos,  lo que permite actualizar las variables de estado considerando flujos hiperbólicos y parabólicos. En este trabajo la técnica de ocho ondas presentada por Powell ha sido implementada junto con la normalización de los vectores propios descripta por Zarachay. La aproximación numérica se basa en la utilización de volúmenes finitos sobre mallas estructuradas. Para el cálculo de los flujos numéricos se ha implementado un esquema TVD conjuntamente con un seguidor de Riemann aproximado. El adecuado comportamiento del código computacional es verificado por medio del caso de prueba denominado “Problema de Riemann Magnetogasdinámico Real”. Para este caso de prueba los resultados numéricos obtenidos son comparados con datos publicados por otros miembros de la comunidad científica.