Journal articles: 'Ecuaciones de Stokes'

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Guerra-Mazo, Miryam Lucía, María Vilma García-Buitrago, and Elizabeth Rodríguez-Acevedo. "Estudio comparativo de flujo de fluido a través de una placa de orificio usando las ecuaciones de Stokes y de Navier-Stokes." Revista Facultad de Ingeniería 25, no. 42 (May 3, 2016): 99–110. http://dx.doi.org/10.19053/01211129.4633.

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Abstract:

Presenta los resultados de la comparación entre las ecuaciones de Stokes y de Navier-Stokes para la simulación del flujo de agua líquida, a condiciones atmosféricas, a través de una placa orificio concéntrica. A partir de los datos experimentales que fueron tomados en el banco de fluidos, se evaluaron las simulaciones de ambas ecuaciones, usando el software libre Freefem++cs, que se basa en el método de los elementos finitos, las variables evaluadas son velocidad y presión en un intervalo de tiempo. Al analizar los resultados obtenidos con las simulaciones y comparar con los datos experimentales se encontró que las ecuaciones de Navier-Stokes representan mejor el sistema que la ecuación de Stokes.

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Ochoa García, Santiago Aurelio, Teresa Reyna, Marcelo García, Horacio Herrero, Jose Manuel Díaz, and Ana Heredia. "Análisis de la implementación de un modelo hidrodinámico tridimensional al flujo de un cauce natural." Ingeniería del agua 21, no. 2 (April 28, 2017): 103. http://dx.doi.org/10.4995/ia.2017.6885.

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Abstract:

En el análisis de la hidrodinámica fluvial están presentes una gran cantidad de variables, que al ser consideradas en la solución de las ecuaciones de estado describen el comportamiento del flujo. En este trabajo, se presenta la solución tridimensional de las ecuaciones de Navier Stokes promediadas por Reynolds con un modelo de cierre para la turbulencia K–ξ; solución aplicada en el flujo del río Tercero o Ctalamochita de la provincia de Córdoba, Argentina. La herramienta de cálculo para la solución de las ecuaciones de estado es el modelo SSIIM, un software libre orientado a la mecánica de fluidos computacional desarrollado en la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología. La importancia de analizar el flujo en forma tridimensional contrasta con la dificultad de su solución numérica, por lo que se ha descrito el algoritmo SIMPLE aplicado en este trabajo para la solución de las ecuaciones de estado.

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Machaca, Magdalena Huacasi. "El problema de valor inicial para las ecuaciones de Navier-Stokes en Lm(Rm)." Pesquimat 22, no. 1 (May 3, 2019): 9–29. http://dx.doi.org/10.15381/pes.v22i1.16123.

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Abstract:

En este artículo se aborda el problema de valor inicial para las ecuaciones de Navier-Stokes en Rm (m = 2; 3;...) con condición inicial en el subespacio PLp(Rm) de Lp(Rm), caracterizado por la condición de divergencia nula. Se estudia el problema considerando su formulación integral, en donde se usa un argumento de aproximaciones sucesivas. La existencia y unicidad de la solución local es probada dependiendo de una condición de pequeñez en el tiempo de existencia. Por otro lado el resultado global es probado con una pequeñez del dato inicial.

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Vargas Forigua, Jeison Alberto, Carlos Efrain Jacome Muñoz, and Juan Carlos Giraldo Acuña. "Estudio numérico del movimiento de partículas en fluidos mediante el método de elemento finito." Revista de la Facultad de Ciencias 6, no. 1 (January 1, 2017): 39–56. http://dx.doi.org/10.15446/rev.fac.cienc.v6n1.60740.

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Abstract:

En este trabajo se aborda el problema de un flujo bifásico, el cual consiste de la interacción de fluido con partículas sólidas inmersas en él, debido a la dificultad teórica que aparece al calcular todos los esfuerzos provenientes de la interacción entre fluido-sólido o sólido-sólido, así como las condiciones de contorno; se propone un enfoque numérico en el que se simula el movimiento fundamentado en las ecuaciones macroscópicas tanto para el fluido como para las partículas sólidas. Se creó un compendio de programas en ROOT que solucionan las ecuaciones de Navier-Stokes que describen la fase líquida usando el método de elemento finito, y para las partículas se usa un método explícito que soluciona las ecuaciones de movimiento de Newton, en donde conforme se realiza un paso en el tiempo las posiciones de los sólidos y el campo de velocidades son calculadas iterativamente. La simulación numérica permite investigar la dinámica del sistema, y calcular tanto el movimiento de las partículas como el del fluido en cuestión, obteniendo de esta manera importantes características en el estudio de los flujos bifásicos, las cuales son contrastadas con resultados experimentales.

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Vellando, Pablo, Jerónimo Puertas Agudo, Ignasi Colominas, Joaquín Suárez López, and José Gil de Bernabé. "Aplicación de una formulación en elementos finitos a la resolución del flujo en unidades de proceso de aguas residuales." Ingeniería del agua 10, no. 2 (June 1, 2003): 163. http://dx.doi.org/10.4995/ia.2003.2582.

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Abstract:

En el presente trabajo se exponen los resultados de la aplicación de una formulación numérica propuesta por los autores, en la resolución de varios problemas de flujo relacionados con el tratamiento de aguas residuales. La formulación expuesta está basada en el Método de los Elementos Finitos, y resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes que gobiernan el flujo viscoso incompresible. El desarrollo de este código permite modelar de manera adecuada el flujo viscoso incompresible y es capaz de evaluar el comportamiento del agua en depósitos y canales de las estaciones de tratamiento de aguas, permitiendo así conseguir un funcionamiento óptimo de éstas, gracias a la modificación de los parámetros hidráulicos y geométricos de estas plantas.

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Shigematsu, Takaaki, Philip F. L. Liu, and Oda Kazuki. "Modelización numérica de estados iniciales de ondas de roturas de presas." Ingeniería del agua 11, no. 4 (December 30, 2004): 425. http://dx.doi.org/10.4995/ia.2004.2545.

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Abstract:

En este artículo, se presenta una investigación numérica de ondas de rotura de presas en sus estados iniciales. El modelo numérico está basado en las ecuaciones de Navier-Stokes con el promedio de Reynolds (RANS) y con un modelo de cierre para la turbulencia k-e. (J. Fluid Mech. 359, 1998, 239). Los resultados numéricos se comparan con datos de experimentos existentes (J. Fluid Mech. 374, 1998, 407) así como con datos de nuevos experimentos. Se observa buena concordancia entre ambos. Se estudian los efectos de la profundidad del agua delante de la presa así como el movimiento de ascensión en la onda generada. También se discute la turbulencia asociada con las ondas de rotura de presas.

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Ordoñez-Viñán, Marco A., Sócrates M. Aquino-Arroba, Lenin S. Orozco-Cantos, Edwin R. Pozo-Safla, and Edwin Á. Jácome-Domínguez. "Modelización CFD para determinar el comportamiento del fluido en tuberías de PVC." Dominio de las Ciencias 4, no. 1 (January 5, 2018): 434. http://dx.doi.org/10.23857/dc.v4i1.754.

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Abstract:

El objetivo principal en este estudio es desarrollar un modelo CFD (Computational Fluid Dynamics) para el análisis y simulación de los perfiles de velocidad en el banco de pérdidas del laboratorio de Turbo maquinaría Hidráulica. El perfil de velocidad es la simulación del comportamiento del fluido interno en el banco de tuberías de PVC. El modelo desarrollado para la simulación de los perfiles de velocidad se fundamenta en las ecuaciones de Navier -Stokes de flujo incompresible, que tienen el principio de la conservación de masa y cantidad de movimiento. Para la solución de estas ecuaciones se utilizó ANSYS CFX basado en tres etapas de simulación por ordenador; Pre-procesamiento, procesamiento y post-procesamiento. El pre-proceso comprende el estudio del modelo físico y las variables que intervienen con la finalidad de una simulación lo más próxima a la realidad. En la etapa del procesamiento se generan resultados en estado estacionario el flujo del fluido. La validación de resultados, se realizó con el cálculo analítico del perfil de velocidades mediante los datos adquiridos en el banco de pruebas y con los resultados obtenidos en la simulación mediante ANSYS CFX, con un criterio del juicio de la ingeniería utilizando el mínimo porcentaje de error.

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Chejne J, Farid. "Una aproximación a la construcción de modelos matemáticos para la descripción de la naturaleza." Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales 40, no. 155 (July 3, 2016): 353. http://dx.doi.org/10.18257/raccefyn.339.

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Abstract:

Se presenta una descripción de la forma como se afronta el problema de la abstracción mental, necesaria para el desarrollo de un modelo matemático, capaz de describir los fenómenos que rigen el comportamiento de la dinámica de procesos naturales, ante perturbaciones externas al sistema. Una breve revisión desde la dinámica fundamental de Liuoville en la escala cuántica y microscópica, hasta las ecuaciones de balance a escala macroscópica o ecuaciones de Navier-Stokes se ilustra en este artículo. Se resalta el hecho que dividir magnitudes físicas como la velocidad en dos partes, genera la posibilidad de saltar de un escala a otra y se reduce la complejidad y los grados de libertad. La complejidad, se construye a partir de unidades simples; de esta manera, los modelos se consideran una abstracción de la realidad en la que se le asigna una ecuación matemática en diferentes escalas, tanto temporal como espacial, para explicar cómo la naturaleza se comporta y cómo ella se moldea para lograr sus caprichosas formas. La naturaleza toma forma, respetando leyes que rigen su comportamiento ante la influencia ajena y hacen que los eventos naturales se orienten a través de la repetición de una unidad oculta, modificando la forma para adaptase, actuando con el menor gasto energético posible. © Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat. 2016.

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Rojas Hernández, Alberto, and María Teresa Ramírez Silva. "Caída de un cuerpo esférico, inicialmente en reposo, en un medio denso y viscoso." Educación Química 13, no. 2 (August 26, 2018): 113. http://dx.doi.org/10.22201/fq.18708404e.2002.2.66303.

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Abstract:

En este trabajo se presenta la integración de las ecuaciones de movimiento de una esfera cayendo a través de un medio denso y viscoso, considerando su peso, el principio de Arquímides y la fricción mediante la ley de Stokes. Este sencillo modelo se aplicó para simular condiciones y para interpretar resultados experimentales. Se demuestra que los experimentos en los que se utilizó agua como fluido no son explicados por el modelo debido a efectos de turbulencia, pero que éste permite ajustar resultados experimentales cuando se utilizan líquidos más viscosos, dentro de los errores experimentales. El uso de estos experimentos de bajo costo se recomienda para la enseñanza de la metodología experimental, en cursos de primer año de licenciatura de Física, Química, Ingeniería y Farmacia.

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Liu, Philip L. F., and Iñígo J. Losada. "El modelado matemático de la propagación del oleaje en ingeniería de costas." Ingeniería del agua 7, no. 1 (March 31, 2000): 37. http://dx.doi.org/10.4995/ia.2000.2835.

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Abstract:

Este artículo presenta un resumen de la evolución de los modelos matemáticos utilizados para el estudio de la propagación del oleaje, concentrándose especialmente en los últimos avances alcanzados. Se presenta, por tanto, un pequeño resumen de los progresos realizados en las dos últimas décadas para luego desarrollar más detalladamente las últimas investigaciones relativas a modelos unificados o modelos basados en las ecuaciones de Navier-Stokes. Es necesario hacer énfasis en el hecho de que el modelado matemático es tan sólo uno de los aspectos que abarca el estudio de la propagación del oleaje en el campo de la Ingeniería de Costas, dado que otras consideraciones tales como la definición de la batimetría, selección de los datos de partida relativos al clima marítimo, tratamiento de los contornos, etc. condicionan completamente el resultado final. Estos últimos aspectos, muy ligados al binomio modelo-modelador, quedan fuera del alcance de este artículo aunque no deben ser olvidados.

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Valencia-Cardenas, Maria Catalina, and Carlos Alberto Riveros-Jerez. "Numerical based approach for predicting the response of flexible risers under oscillatory flows at Low Re and KC numbers." Scientia et technica 24, no. 1 (March 30, 2019): 113. http://dx.doi.org/10.22517/23447214.20361.

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Abstract:

La predicción de respuesta en tuberías verticales flexibles se basa en modelos semiempíricos limitados por escasez de datos experimentales para modelados particulares. Este artículo presenta un enfoque numérico para predecir la respuesta de tuberías verticales flexibles en flujos oscilatorios. Se implementa un grado de libertad en un sistema de masa-resorte amortiguado, con la masa habilitada para moverse en la dirección transversal al flujo. Las ecuaciones de Navier-Stokes son discretizadas empleando el Método de Volúmenes Finitos. Los patrones de flujo en cada régimen son analizados en períodos de oscilación extensos. Se emplea un modelo bidimensional simulado en OpenFOAM. Se analiza el comportamiento del flujo, fuerzas hidrodinámicas y frecuencias para los valores de Reynolds entre 40 y 1000 utilizando 𝑲𝑪 𝟕, 𝟗. Para Reynolds, inferiores a 300, el comportamiento del modelo está de acuerdo con la literatura. Para valores de Reynolds 300 o más, algunas discrepancias aparecen en la dinámica del sistema. Los resultados numéricos obtenidos apartir del enfoque numérico propuesto concuerdan con los datos experimentales recopilados en un modelo de tubería vertical flexible

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Cedillo Galarza, Juan Sebastián, Luis Manuel Timbre Castro, Esteban Patricio Samaniego Alvarado, and Andrés Omar Alvarado Martínez. "Efecto del refinamiento de la descripción de la rugosidad en una aproximación 2D para un río de montaña: un caso de estudio." La Granja 33, no. 1 (February 24, 2021): 92–102. http://dx.doi.org/10.17163/lgr.n33.2021.08.

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Abstract:

La predicción de niveles de agua en ríos es importante para prevenir pérdidas económicas así como de vidas humanas causadas por inundaciones. Los modelos hidráulicos son comúnmente usados para predecir estos niveles de agua y tomar acciones para mitigar el daño debido a inundaciones. En la presente investigación, se analizó una aproximación 2D para resolver las ecuaciones promediadas en profundidad de Reynolds Average Navier Stokes (RANS), llamado Conveyance Estimation System (CES), para explorar sus capacidades predictivas. Este artículo presenta una ampliación del estudio realizado por Knight et al. (2009). De igual forma, en esta investigación se explora una caracterización más detallada del parámetro de rugosidad y del número de zonas de rugosidad produciendo diversos escenarios. Se evaluó el desempeño de cada escenario mediante diferentes funciones de ajuste usando curvas de descarga para comparación. La investigación muestra que el uso de una adecuada descripción de la rugosidad, como un factor de rugosidad calibrado para toda la sección transversal o un modelo de rugosidad para cantos rodados calibrado para el lecho junto con valores de rugosidad obtenidos en valores sugeridos por el CES para los bancos, produce resultados del modelo óptimos en un río de montaña.

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Lizardi-Ramos, Arturo, Hilario Terres-Peña, Raymundo López-Callejas, Mabel Vaca-Mier, and Sandra Chávez-Sánchez. "Solución numérica del flujo transitorio en tanques cilíndricos horizontales producido por la inyección de aire con tres toberas." Científica 24, no. 2 (2020): 171–78. http://dx.doi.org/10.46842/ipn.cien.v24n2a08.

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Abstract:

Se presenta el análisis numérico transitorio del flujo generado por la inyección de aire en un cilindro horizontal que contiene agua y que su parte superior está abierta a la atmósfera. El aire es introducido al depósito por medio de tres toberas y frente a ellas se colocan dos tipos de deflector; con sección transversal circular y triangular. El modelo matemático contempla las ecuaciones de Reynolds-Navier-Stokes en coordenadas cilíndricas para un fluido newtoniano, viscoso, en dos fases, en régimen turbulento y en estado transitorio; y se resuelve con el método numérico del elemento finito. Los resultados muestran los campos de velocidad transitorios en la sección transversal del recipiente que coincide con el centro de las toberas que inyectan el aire al contenedor. También se analiza el comportamiento de la velocidad azimutal a lo largo del diámetro del cilindro para diferentes tiempos y para la posición axial antes mencionada. Al comparar el campo de velocidades en estado permanente del sistema con deflectores triangulares contra el circular se encontró que: a) el valor del vector velocidad en la parte superior izquierda del tanque disminuyó 3.20%; b) el valor máximo positivo promedio de la velocidad azimutal a lo largo del diámetro del depósito disminuyó 3.71%.

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Cruz Vanegas, Samuel. "Parámetros concentrados locales de un tubo Venturi Cavitante." Ingeniería Investigación y Tecnología 20, no. 3 (July 1, 2019): 1–11. http://dx.doi.org/10.22201/fi.25940732e.2019.20n3.033.

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Abstract:

La dinámica del fenómeno de la cavitación es una función principalmente de los números de cavitación, Mach and Reynolds, así como de la fracción volumétrica de gas más vapor disuelta en el líquido y de los factores geométricos del dispositivo cavitante. Actualmente, se usan algunos dispositivos de gran tamaño y complejidad para monitorear, de forma no invasiva, algunas de las variables previamente mencionadas. Sin embargo, son aparatosos, costosos y en algunos casos peligrosos, como la tomografía eléctrica y de rayos X. Una alternativa es el monitoreo de las emisiones acústicas generadas por el fenómeno de la cavitación junto con modelos teóricos simplificados, como los parámetros concentrados, para determinar en forma simple e inmediata algunas de las variables mencionadas. Debido a lo anterior, en este trabajo se estudia a la cavitación en un tubo Venturi como un sistema de segundo orden capaz de generar y amortiguar frecuencias acústicas; usando las ecuaciones de Navier-Stokes para flujos estacionarios bifásico, homogéneos, unidimensionales y barotrópicos. En consecuencia, el coeficiente de frecuencia determinado es una función de las variables mencionadas. Para corroborar el modelo teórico, se implementa un sistema hidrodinámico con válvulas, una bomba y un tubo Venturi. La acústica, así como temperatura y la dinámica del flujo se monitorean usando sensores piezoeléctricos, un termómetro, una cámara de alta velocidad y un manómetro diferencial. De acuerdo con los resultados, la frecuencia es un indicador de los cambios en la fracción volumétrica de gas más vapor disuelto en el líquido y del comportamiento del tubo Venturi como medidor o controlador de caudal. Además, las variables que permiten a los flujos cavitantes propagar ondas de presión son el número de Mach y cavitación. Aunque el presente modelo teórico es consistente con las observaciones experimentales, debe ser modificado para incluir la generación de ondas de presión.

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Rodríguez, Jenny Marcela. "Polarización de la luz: conceptos básicos y aplicaciones en astrofísica." Revista Brasileira de Ensino de Física 40, no. 4 (August 2, 2018). http://dx.doi.org/10.1590/1806-9126-rbef-2018-0024.

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Abstract:

Resumo La astrofísica permite entender aplicaciones concretas de la leyes físicas y constituye una herramienta didáctica para la enseñanza de la física. Específicamente conceptos de la física electromagnética como la polarización de la luz que permite estudiar diferentes objetos astrofísicos como: estrellas, planetas y galaxias. Este trabajo presenta una revisión histórica del fenómeno de polarización, conceptos físicos básicos, descritos desde las ecuaciones de Maxwell; serán presentados conceptos como los estados de polarización, los parámetros de Stokes y los procesos de polarización. Además algunas aplicaciones en la física solar, sistemas planetarios, materia interestelar, Masers astronómicos, púlsares y núcleos activos de galaxias (AGNs).

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